基于节点覆盖的多层移动传感器网络移动控制策略研究

摘要

移动传感器网络作为一种新型信息获取和处理技术,具有静态传感器网络无法比拟的优势,在国防军事、城市管理、环境监测、医疗卫生、家居及商业等领域均有广阔的应用前景。移动节点的引入拓宽了无线传感器网络的应用领域,更带来技术上的挑战。由于节点的移动性,网络拓扑动态变化,导致节点通信易于中断,极大影响数据收集与传输的有效性。采用多层网络结构来提高移动传感网络的性能,是当前研究领域普遍认可的方法。而研究多层移动网络体系结构中节点的移动控制策略,以保证网络信息有效传输,具有重要意义。
　　本文基于多层移动传感器网络体系结构,提出了一种基于节点覆盖思想的汇聚节点移动控制策略。该策略着眼于全局,有别于分区移动控制策略,是一条新的研究思路,主要研究工作如下:
　　(1)传感节点S的通信集合划分:监测区域内传感节点S随机播撒,根据网络中节点的分布信息,将所有S节点划分成以自身通信半径为半径的圆形通信集合,并视集合的中心为汇聚节点F收集信息的最佳位置。当F节点遍历这些中心时,集合内的S节点均可通过单跳方式将采集的环境信息发送给F节点。F节点达成对该区域内S节点的覆盖并接收信息。
　　(2)提出虚拟引力(Virtual Attractive Force,VAF)模型:设定汇聚节点F与通信集合的中心节点之间存在引力作用,通过建立他们之间的引力模型,以计算F节点的优化移动路径。
　　(3)汇聚节点F的移动收集路径规划: F节点根据虚拟引力模型,构造自身的移动目标位置序列。所有F节点按各自的序列移动至每个目标位置,并适时停留以收集该通信区域内S节点的感知数据。多个F节点协作收集信息可均衡节点能耗,延长网络生存周期。
　　最后,利用多层移动传感网络仿真平台(MM-WSN)进行仿真实验,验证移动控制策略的可行性。实验结果表明,该移动控制策略能有效降低S节点移动带来的网络不稳定、信息易丢失等影响,在降低移动节点能耗和延长网络生命周期方面也有良好的效果。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源

1.4 论文主要工作

1.5 论文组织结构

第2章 无线传感网络的节点移动控制策略

2.1 无线传感器网络

2.2 传感器网络的体系结构分析

2.3 节点的移动控制策略分析

2.4 本章小结

第3章 基于节点覆盖的汇聚节点移动控制策略

3.1 理论假设

3.2 节点覆盖思想分析

3.3汇聚节点F的移动控制策略

3.4 本章小结

第4章 仿真实验与性能分析

4.1 MM-WSN仿真平台介绍

4.2 基于节点覆盖的移动控制策略仿真

4.3 本章小结

第5章 总结与下一步工作

5.1 总结

5.2 下一步工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间公开发表的论文

攻读硕士学位期间参与导师的课题