论文摘要
无线传感器网络是一种全新的测控网络技术,它集自主数据采集、数据融合和传输应用等功能于一身,是一种智能网络应用系统。它具有自适应组织、体积小、功耗低、可在恶劣环境下工作等突出优点,无论在民用领域还是国防领域均有广泛的应用前景。水声传感器网络是无线传感器网络的一种应用,由于水声环境有其自身的特点,使无线传感器网络的关键技术面临新的挑战。节点部署问题是无线传感器网络的一个基本问题,影响整个网络的性能和寿命。本文对节点随机部署方式的连通特性和覆盖特性进行了理论和仿真研究。讨论了静态环境条件下的网络连通特性,通过计算机仿真计算,给出了通信半径、节点个数、监测范围和连通概率之间的关系,并根据大量计算结果应用线性回归分析给出了经验公式。以此为理论依据,讨论了在水声工程典型应用条件下的网络连通问题,仿真了节点随机运动条件下的网络变化情况,给出了一般规律。文中还讨论了网络节点的覆盖问题。仿真并总结节点个数、监测范围、监测半径和覆盖概率之间的关系,归纳出关系公式。基于以上两方面研究,提出了水声传感器网络节点部署策略。通过对现有定位算法进行定位准确性和能耗仿真,总结出适合水声环境应用的定位算法。提出一种适合水声环境的低能耗定位方案,即在拓扑信息中‘捎带’定位信息,减少了节点间的通信量,降低了定位能耗,满足了水声环境因节点位置不断发生变化而导致的需要不断重新定位和拓扑发现的要求。通过计算机仿真验证该思想可有效降低定位功耗和其理论可行性。本文还研究了动态电压调节机制的基本原理和工作流程,主要考虑调节流程中的四种预测算法,总结了每种算法的特点,通过计算机仿真,比较了各算法的性能。