传感器网络中信息驱动路由算法研究

摘要

随着基于微电子机械系统(MEMS)的传感器技术、低能耗电子和射频技术的不断进步，低能耗、廉价的无线传感器得以大规模应用，相应的无线传感器网络应运而生。无线传感器可应用于军事、商业、医疗救护、环境监测等多方面，具有广阔的应用前景，因此成为信息科学技术中一个新的研究热点。由于无线传感器网络自身的特点，现有的无线路由协议并不适用于传感器网络，面向应用的路由协议设计逐渐成为网络层研究的核心。 本文主要探讨了无线传感器网络中路由协议的设计，重点研究了信息驱动路由算法。信息驱动路由算法以通信范围内的节点所能提供的信息量为标准，选取能够用最小的通信开销提供最大互信息的节点作为下一跳节点。信息在单个节点间逐跳传输，不能够做到很高的定位精度，因此本文给出了基于分簇的信息驱动路由算法，以分簇为单位代替单个节点进行信息传递。传感器网络的安全问题也是研究的一个重点。基于信任度的信息驱动路由算法引入了信任度的概念，节点只和自己信任的节点进行信息的交互，提高了网络应对敌方节点和错误节点攻击的能力。 本文在定位精度和安全性两方面对信息驱动路由算法进行了改进，研究了基于分簇的信息驱动路由算法和基于信任度的信息驱动路由算法。通过在Matlab上的仿真实现，验证了改进后的算法与原有算法相比，具有更高的定位精度和更好的安全性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2课题概述

1.3论文内容以及结构安排

第二章 无线传感器网络概述

2.1无线传感器网络简介

2.2传感器网络体系结构

2.2.1通信结构

2.2.2节点结构

2.2.3拓扑结构

2.2.4通信协议栈

2.3无线传感器网络特点

2.4无线传感器网络研究热点问题和关键技术

2.5无线传感器网络的应用

2.5.1军事领域

2.5.2环境监测和预报系统

2.5.3医疗护理

2.5.4智能家居

2.5.5建筑物状态监控

第三章 无线传感器网络路由协议

3.1引言

3.2无线传感器网络路由协议特点

3.3传感器网络路由机制要求

3.4无线传感器网络路由协议分类

3.4.1基于平面的路由协议

3.4.2基于层次的路由协议

3.4.3基于位置的路由协议

3.5本章小结

第四章 基于分簇的信息驱动路由算法

4.1引言

4.2传感器网络的目标跟踪问题

4.3信息驱动路由算法

4.3.1信息模型的建立

4.3.2信息驱动路由算法

4.3.3节点选择准则

4.4基于分簇的信息驱动路由算法

4.4.1 K平均分簇算法

4.4.2基于分簇的信息驱动路由算法

4.5仿真结果及分析

4.5.1基于和未基于分簇的信息驱动路由算法性能比较

4.5.2不同分簇数的信息驱动路由算法性能比较

4.5.3取不同加权值γ的信息驱动路由算法性能比较

4.6本章小结

第五章 基于信任度的信息驱动路由算法

5.1引言

5.2密码术的限制

5.2.1协作数据处理

5.2.2数据认证

5.3基于名誉的传感器网络结构(RFSN)

5.3.1看门狗机制

5.3.2名誉值分布与信任度

5.3.3决策

5.3.4 β名誉分布系统BRSN

5.4 基于β分布名誉值系统的信息驱动路由算法

5.5 仿真结果及分析

5.6 本章小结

第六章 结束语

6.1 全文总结

6.2 进一步的工作

致谢

参考文献

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