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无线传感器网络中覆盖空洞修复算法研究

作　者: 杨凯
导　师: 刘全; 张书奎
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络覆盖空洞空洞修复内点三角形网格
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

无线传感器网络由大量随机分布的传感器节点组成,是集信息感知、处理和传输为一体的网络,能够广泛应用于工农业生产、城市管理、抢险救灾和军事侦查等。在无线传感器网络中,传感器节点由于能量耗尽或其他原因,产生一些未被传感器节点所监测的被称为覆盖空洞的区域。本文针对目标区域中的覆盖空洞问题,提出了相应修复空洞的算法,保证了无线传感器网络对目标区域的完全覆盖。其研究内容包括以下三个方面：(1)提出一种基于移动内点的空洞修复算法。该算法在没有精确地理信息的条件下,根据最佳内点的位置移动边缘节点,增加目标区域的覆盖面积,减少目标区域的空洞面积。并且该算法可以由二维平面扩展到三维空间中,只需要将计算移动内点扩展为计算空间中球面相交弧面。仿真实验表明,在节点密集分布的网络中,该算法经过较小的移动就可达到良好的修复性能。(2)提出一种基于三角形网格的空洞探测算法。该算法将目标区域划分为以传感器节点为顶点的三角形网格,检测每一个三角形网格是否被传感器节点的感知范围所覆盖。经理论证明,该算法能够精确地探测出目标区域中的覆盖空洞包括三角形空洞。(3)提出一种基于三角形网格的空洞修复算法。该算法通过在三角形网格中适当位置添加新节点,使三角形网格被节点感知范围完全覆盖。该算法也可应用于三维空间中,利用三维球面相关性质,将球面覆盖转化为圆周覆盖,利用圆周覆盖解决空洞修复。与相关算法相比较,该算法简单高效,在密集部署的传感器网络中能够快速完成空洞修复。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-15
  1.1 课题的背景及意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 创新性工作  13-14
  1.4 内容安排  14-15
第二章理论基础  15-24
  2.1 典型的覆盖模型  15-18
    2.1.1 圆盘感知模型  15-16
    2.1.2 概率感知模型  16-17
    2.1.3 有向感知模型  17-18
  2.2 覆盖问题分类  18-23
    2.2.1 配置方式分类  18-19
    2.2.2 按覆盖对象分类  19-21
    2.2.3 相关术语  21-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章一种利用移动内点来修复传感网络空洞的算法  24-40
  3.1 K-覆盖确认算法  24-27
    3.1.1 覆盖弧性质  24-25
    3.1.2 算法描述  25-27
  3.2 基于移动内点的空洞修复算法  27-34
    3.2.1 问题描述  27-30
    3.2.2 算法描述  30-34
  3.3 实验结果与分析  34-39
    3.3.1 仿真实验设置  35
    3.3.2 实验结果分析  35-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章三角形网格空洞修复算法  40-55
  4.1 三角形网格空洞探测算法ATN  40-44
    4.1.1 问题描述  41-44
    4.1.2 算法描述  44
  4.2 三角形网格空洞修复算法TNR  44-50
    4.2.1 问题描述  45-46
    4.2.2 TNR算法描述  46-50
  4.3 实验结果与分析  50-54
    4.3.1 仿真实验设置  51
    4.3.2 实验结果分析  51-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章总结与展望  55-57
  5.1 工作总结  55-56
  5.2 工作展望  56-57
参考文献  57-62
攻读硕士期间发表（录用）的论文和参加的科研项目  62-63
致谢  63

无线传感器网络中覆盖空洞修复算法研究

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