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有向传感器网络协同覆盖算法研究

作　者: 刘娟娟
导　师: 刘文远
学　校: 燕山大学
专　业: 计算机技术
关键词: 覆盖暴露路径监测贪婪算法有向传感器传感器网络
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
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内容摘要

覆盖是无线传感器网络的一个基本问题。基于全向传感器模型的覆盖控制研究已经取得了一系列的成果。随着有向传感器节点的应用，现有的覆盖控制方法不再适用。本文针对随机部署的有向传感器网络，对网络的覆盖质量和监控目标质量进行了深入研究。首先，研究了基于暴露路径的网络覆盖质量度量算法。定义了有向传感器网络的感知度模型和暴露模型，通过格网分割将连续路径问题离散化，在此基础上设计了一个基于马尔科夫链的路径模拟算法，查找传感器网络中的暴露路径，特别是最小暴露路径。当目标移动模式未知时，用HMM完成自学习。提出两种覆盖质量度量标准，协作k覆盖和序列k覆盖，更好地评价了网络覆盖性能。其次，研究了有向传感器网络中面向移动目标的全方位覆盖问题，保证获得监测目标的正面图像，提高监测识别率，并克服了现有方法部署开销过大、灵活性差的缺点。推导确定了随机部署网络中节点的感知方向与监测目标表面矢量的观测角度下界θ，并证明满足θ的全方位覆盖指派是NPC问题，随之提出一个集中式算法和一个分布式算法调整节点的感知方向，使得利用少量节点全方位覆盖最多目标。最后，设计了完整的仿真实验来验证上述算法的正确性。仿真表明暴露路径可以有效地对传感器网络的覆盖质量进行度量，对有向传感器节点感知角度进行局部调整有效提高了监测对象的全方位覆盖率。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题背景及研究目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 本文主要研究内容与成果  13-14
  1.4 本文组织结构  14-15
第2章有向传感器网络覆盖控制技术  15-26
  2.1 传感器网络体系结构  15-17
    2.1.1 传感器网络体系结构  15-16
    2.1.2 传感器节点结构  16-17
  2.2 传感器网络覆盖相关关键技术  17-19
    2.2.1 网络拓扑控制  18
    2.2.2 动态能量控制  18
    2.2.3 定位技术  18-19
  2.3 有向传感器网络的覆盖控制研究  19-24
    2.3.1 感知模型  19-21
    2.3.2 部署模型  21-23
    2.3.3 覆盖的分类  23-24
  2.4 本章小结  24-26
第3章基于暴露路径的覆盖质量度量算法  26-36
  3.1 引言  26
  3.2 相关概念  26-28
    3.2.1 感知强度  26-27
    3.2.2 暴露路径  27-28
  3.3 基于马尔科夫链的路径建模  28-31
    3.3.1 模型构建  28-30
    3.3.2 覆盖质量评价  30-31
    3.3.3 算法描述  31
  3.4 基于 HMM 的路径建模  31-35
    3.4.1 HMM 原理  31-32
    3.4.2 算法策略  32-33
    3.4.3 算法优化  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章全方位覆盖算法研究  36-45
  4.1 引言  36
  4.2 相关概念  36-39
    4.2.1 有效覆盖  36-37
    4.2.2 全方位覆盖  37-38
    4.2.3 参数设置  38-39
  4.3 全方位覆盖全局指派是 NPC 问题  39
  4.4 集中式全方位覆盖算法  39-41
    4.4.1 贪婪算法  39-40
    4.4.2 算法控制策略  40
    4.4.3 算法描述  40-41
  4.5 分布式全方位覆盖算法  41-44
    4.5.1 分布式算法  41-42
    4.5.2 算法控制策略  42
    4.5.3 算法描述  42-43
    4.5.4 算法评价  43-44
  4.6 本章小结  44-45
第5章实验与结果分析  45-54
  5.1 实验方案  45-48
    5.1.1 实验环境设置  45
    5.1.2 实验总体设计  45-46
    5.1.3 节点部署模块  46-47
    5.1.4 基于暴露路径的覆盖质量度量模块  47-48
    5.1.5 全方位覆盖模块  48
  5.2 结果分析  48-53
    5.2.1 基于暴露路径的覆盖质量分析  48-50
    5.2.2 全方位覆盖分析  50-53
  5.3 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-59
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  59-60
致谢  60-61
作者简介  61

有向传感器网络协同覆盖算法研究

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