無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲特征提取與應用研究.pdf

1、拓撲特征提取是傳感器網(wǎng)絡研究中的熱點之一，充分利用網(wǎng)絡拓撲特征，有助于設計高性能的網(wǎng)絡協(xié)議，提高網(wǎng)絡服務質(zhì)量，延長網(wǎng)絡生命周期。骨架是傳感器網(wǎng)絡拓撲特征研究的關鍵技術之一，已在網(wǎng)絡路由、定位、分割以及導航等方面發(fā)揮著重要作用。此外，當前的許多協(xié)議要求網(wǎng)絡布置在形狀規(guī)則的區(qū)域中，否則這些協(xié)議的性能就會大為降低，這使得網(wǎng)絡分解也成為傳感器網(wǎng)絡的一大研究重點。
　　本文的主要工作圍繞骨架提取與網(wǎng)絡分解展開。在計算機視覺等領域，骨架提取與

2、分解技術已廣受關注，產(chǎn)生了大量研究成果，但這些成果不能直接應用于傳感器網(wǎng)絡，這是因為在傳感器網(wǎng)絡中，每個節(jié)點僅僅知道其鄰居節(jié)點信息，而節(jié)點的位置信息通常是未知的；而且，由于傳感器節(jié)點能量和計算能力等的有限性，傳感器網(wǎng)絡中的算法應具有分布式特點，而計算機視覺等領域中的算法則是基于位置信息的集中式算法?；谏鲜鲈颍瑐鞲衅骶W(wǎng)絡中的骨架提取與網(wǎng)絡分解依然面對很多挑戰(zhàn)。
　　本文研究在大規(guī)模、靜態(tài)二維傳感器網(wǎng)絡中，基于連接信息的骨架提取與

3、網(wǎng)絡分解算法，主要有以下幾個方面內(nèi)容：
　　1、在傳感器網(wǎng)絡邊界完全已知的條件下，提出了一種穩(wěn)健的分布式骨架提取算法。提出了節(jié)點曲率和角點的定義，以此為基礎提出了邊界劃分的方法。建立了邊界劃分與骨架節(jié)點識別的關系，提出了傳感器網(wǎng)絡多尺度骨架的建立與優(yōu)化方法，證明了算法的時間和通信復雜度為O(N)，其中N為網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)。
　　2、研究了網(wǎng)絡部分邊界已知的條件下的骨架提取。設計了建立距離變換的分布式算法，提出了基于距離變換的骨架定

4、義，構建了骨架節(jié)點的連接準則，分析了算法的復雜度，并通過大量仿真實驗驗證了算法性能。
　　3、研究了骨架節(jié)點與節(jié)點鄰居數(shù)分布的關系，提出了基于節(jié)點鄰居數(shù)的骨架節(jié)點識別方法，分析了參數(shù)對骨架節(jié)點識別的影響。建立了新的骨架節(jié)點連接機制，提出了識別骨架環(huán)的基本原理，驗證了算法對網(wǎng)絡密度、網(wǎng)絡通信模型，以及網(wǎng)絡節(jié)點分布等具有很強的穩(wěn)健性。
　　4、建立了網(wǎng)絡凸分解的理論框架。提出了更一般的曲率定義，設計了低復雜度的分布式網(wǎng)絡凸分解算