受限環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)在諸如室內(nèi)、管道、路網(wǎng)、水下、戰(zhàn)場等受限環(huán)境中的越來越廣泛的應(yīng)用,受限環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署技術(shù)得到了廣大學(xué)者的密切關(guān)注。不同受限環(huán)境對WSN的不同影響,使得在研究受限環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署技術(shù)時,應(yīng)先分析特定環(huán)境對傳感器節(jié)點(diǎn)各項性能的影響,再決定部署節(jié)點(diǎn)的方式與位置,以滿足網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度與連通度等性能需求。本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上,分別對三維室內(nèi)環(huán)境WSN部

2、署策略與管道監(jiān)測應(yīng)用WSN部署策略進(jìn)行了研究。主要工作與研究成果概括如下:
　　(1)簡要分析了基于二維空間設(shè)計的部署方案在三維室內(nèi)環(huán)境應(yīng)用中的不足,論述了傳統(tǒng)算法采用的Line-of-Sight(LoS)模型的缺陷。提出了一種基于啟發(fā)式算法的三維室內(nèi)WSN靜態(tài)部署機(jī)制,利用貪心策略在有障礙的三維室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行部署,設(shè)計了權(quán)重感知的遺傳算法優(yōu)化策略求取全局最優(yōu)部署方案。算法采用分權(quán)的方式描述不同空間區(qū)域的重要性,利用帶方差的對數(shù)正

3、態(tài)陰影模型(LNSM-DV)建模信號衰減過程,獲得最大覆蓋效果的同時最小化部署開銷,并保證空間k覆蓋與網(wǎng)絡(luò)連通性。實(shí)驗表明,在障礙物對節(jié)點(diǎn)影響達(dá)到一定程度時,該算法性能的優(yōu)越性更為明顯。
　　(2)指出了現(xiàn)有的基于靜態(tài)部署方式的管道監(jiān)測應(yīng)用WSN部署方式的缺陷,論述了傳統(tǒng)動態(tài)部署技術(shù)在管道監(jiān)測應(yīng)用中的不足。針對現(xiàn)有研究的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種基于不規(guī)則細(xì)胞學(xué)習(xí)自動機(jī)(ICLA)的管道監(jiān)測應(yīng)用WSN自部署機(jī)制,使移動節(jié)點(diǎn)能在管道中自主擴(kuò)

4、散,而無需了解整個管道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。算法采用劃分集群的思想,以競選而出的主持節(jié)點(diǎn)管理所在子區(qū)域,引導(dǎo)其中節(jié)點(diǎn)的移動,利用ICLA的學(xué)習(xí)能力優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的自主移動過程。實(shí)驗結(jié)果顯示,當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)不足以完成管道空間的k覆蓋時,該算法所得部署方案的k覆蓋率區(qū)域最大。
　　(3)實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)移動對象跟蹤系統(tǒng)NHTrack。首先簡述了NHTrack的設(shè)計思想,然后針對室內(nèi)空間的幾種特殊場景設(shè)計了具體的部署模型實(shí)現(xiàn)移動對象符號定位過程,并檢測室內(nèi)移動對象