无线传感器网络中连通覆盖问题的研究

论文摘要

无线传感器网络(WSN)是随着微机电系统、传感器技术、无线通信和计算机网络技术的飞速发展而产生的,并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知界的一场变革。在无线传感器网络的理论及其应用的研究中,无线传感器网络的连通和覆盖问题成为人们研究的热点。连通和覆盖是无线传感器网络研究中的两个最基本也是最重要的问题,覆盖是指利用网络中的传感器节点对整个目标区域进行监测,达到信息采集的目的;连通是指网络中的任意一个节点都能和其他节点进行通信,把采集到的信息通过自组织形成的网络进行传输。如何用简单快捷的方法实现网络的覆盖、保证网络的连通同时又可以延长网络的工作寿命,是目前无线传感器网络研究中亟待解决的问题。本文对此进行了系统的研究讨论,并提出了基于网格的能量优化覆盖算法,实现了网络完全覆盖且对能量消耗进行了优化,使较少的节点处于活跃状态,同时可以顺利的转换为网络的连接问题,并在其基础上构造了一种寻找构造虚拟骨干网的算法,根据其网格内节点能量和构造其连通支配集,从这两个方面进行了能量的优化,延长网络的有效工作时间。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究现状
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 论文的研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络的基本概念
• 2.2 无线传感器网络的体系结构
• 2.3 无线传感器网络的特点
• 2.4 无线传感器网络的应用
• 2.5 无线传感器网络的研究领域
• 2.5.1 拓扑控制
• 2.5.2 数据管理
• 2.5.3 数据融合
• 2.5.4 定位技术
• 2.5.5 路由协议
• 2.5.6 MAC协议
• 2.5.7 时间同步
• 2.5.8 网络安全协议
• 第三章 无线传感器网络中的覆盖问题
• 3.1 无线传感器网络覆盖问题概述
• 3.1.1 无线传感器网络覆盖问题的提出
• 3.1.2 无线传感器网络覆盖问题的基本概念
• 3.2 无线传感器网络覆盖问题的模型和分类
• 3.2.1 0-1覆盖模型
• 3.2.2 概率模型
• 3.2.3 点覆盖
• 3.2.4 线覆盖
• 3.2.5 区域覆盖
• 3.2.6 静态覆盖
• 3.2.7 动态覆盖
• 3.3 基于网格的能量优化区域覆盖算法
• 3.3.1 算法的提出
• 3.3.2 算法的思想
• 3.3.3 算法的理论完全覆盖概率分析及仿真结果
• 3.3.4 结果分析及算法意义
• 3.4 基于网格的能量优化算法与空间覆盖问题的探讨
• 3.5 本章小结
• 第四章 无线传感器网络中的连通性问题
• 4.1 构造虚拟骨干网的意义
• 4.2 基础知识
• 4.2.1 图的基本知识
• 4.2.2 独立集与连通支配集
• 4.3 三色算法
• 4.4 基于网格覆盖的无线传感器网络的虚拟骨干网求解算法
• 4.4.1 网格覆盖下的连通模型
• 4.4.2 能量优先的网格连通支配集求解算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位期间发表了论文情况