无线传感器网络中覆盖增强算法研究

摘要

随着科技的进步和移动互联网的迅猛发展，无线传感器网络得到了越来越广泛地关注和应用。而如何改善网络服务质量和提高资源利用率一直是无线传感器网络研究的一个重要方向。其中，覆盖率是评价网络服务质量的一个重要指标，其能够直观地体现出网络对监控区域的监测能力。而覆盖增强技术就是在尽量不牺牲网络的其它性能指标的情况下，通过相应的算法或者技术手段，实现节点的自我调节，使得无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）能够用更少的代价实现更高的覆盖率和资源利用率以及更长的网络寿命。而现有的覆盖增强算法还存在着复杂度高、性能不稳定等缺点，针对这些问题，本文针对有向传感器网络中的二维覆盖问题和全向传感器网络中的三维覆盖问题展开了研究。研究的主要内容包括：
　　（1）有向传感器网络中基于数值分析和贪婪迭代的覆盖增强算法研究针对现有的覆盖增强算法复杂度高、性能不稳定等问题，论文提出了一种基于数值分析和贪婪迭代的覆盖增强（Coverage Enhancing based on Numerical Analysis and GreedyIteration，简称CENAGI）算法。CENAGI算法以贪婪迭代的方式不停地传感器的感知方向，直到有向WSN中所有传感器的感知方向都处在局部最优，同时，在贪婪迭代的过程中，利用数字分析简化区域计算，减少了CENAGI的复杂度，缩短了CENAGI算法的计算时间。仿真结果表明，CENAGI算法收敛性好、覆盖率高、执行时间适中。
　　（2）全向传感器网络中基于虚拟力的三维覆盖增强算法研究
　　针对全向传感器网络中的三维覆盖增强问题，简单的把二维覆盖增强算法扩展到三维空间，会存在着覆盖性能不稳定、能耗大等缺陷，因此，本文提出了一种基于虚拟力的三维覆盖增强（Three-dimensional CoverageEnhancing based on Virtual Force，简称TCEVF）算法。TCEVF算法通过传感器之间的节点斥力和节点引力以及传感器与目标区域边界之间的边界斥力来确保传感器的均匀分布，并使用覆盖因子来消除传感器的无效移动。仿真结果表明，TCEVF算法不仅具有较好的收敛性，还能够显著地提高WSN的覆盖率。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文组织结构

第二章 无线传感器网络覆盖控制相关技术研究

2.1 无线传感器网络概述

2.2 无线传感器网络的覆盖问题

2.3 本章小结

第三章 有向传感器网络中基于数值分析和贪婪迭代的覆盖增强算法

3.1 有向传感器网络覆盖增强算法研究现状分析

3.2 有向传感器网络的二维覆盖增强问题描述

3.3基于数值分析和贪婪迭代的覆盖增强算法

3.5 仿真分析

3.6 本章小结

第四章 全向传感器网络中基于虚拟力的三维覆盖增强算法

4.1 全向传感器网络覆盖增强算法研究现状分析

4.2 全向传感器网络的三维覆盖增强问题描述

4.3 三维空间受力分析

4.4 基于虚拟力的三维覆盖增强算法的实现

4.5 仿真分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间已发表并录用的论文

致谢

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