基于網(wǎng)格劃分和虛擬力的水下傳感器網(wǎng)絡部署策略研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡相較于傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡具有稀疏性，復雜性，聲學通信，能量有限等特點。由于水下節(jié)點昂貴，無法大規(guī)模密集部署，所以隨機部署的水下傳感器網(wǎng)絡往往達不到很高的覆蓋效率。確定性部署雖然能達到較高的覆蓋效率，但并不適用于部署區(qū)域范圍過大，節(jié)點數(shù)目過多或部署區(qū)域不可達的情況。本文的主要工作就是針對水下傳感器網(wǎng)絡的特點，結合二維陸上傳感器網(wǎng)絡的研究成果，進一步研究三維水下傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點部署方法：
　　介紹水下傳感器網(wǎng)絡、水下傳

2、感器節(jié)點的體系結構，以及水下傳感器網(wǎng)絡的特性。概述水下傳感器網(wǎng)絡部署的技術，介紹三維空間多面體填充理論，并闡述水下節(jié)點部署問題與三維空間多面體填充問題的相似之處，為進一步研究水下傳感器網(wǎng)絡部署問題提供準備工作。
　　針對水下傳感器網(wǎng)絡特點，結合三維空間多面體填充理論及虛擬勢場理論，本文首先提出一種基于網(wǎng)格劃分和虛擬力的水下傳感器網(wǎng)絡部署策略。該策略將原三維部署問題簡化為二維水平面的預部署問題，在水平面將節(jié)點劃分到不同的網(wǎng)格，使用成

3、熟的陸上傳感器網(wǎng)絡模型，引入傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡虛擬力算法。最后控制節(jié)點使之在垂直方向上移動，生成體心立方格水下監(jiān)視網(wǎng)絡，其Voronoi分割單元為截角八面體。仿真結果表明，這種部署方式實現(xiàn)網(wǎng)絡基本全覆蓋的同時，所需要的節(jié)點數(shù)目更少，有效地減少了網(wǎng)絡的部署成本。
　　針對水下傳感器網(wǎng)絡環(huán)境復雜，節(jié)點易失效等問題，本文提出基于立方體網(wǎng)格區(qū)域劃分的覆蓋檢測機制。該機制將二維網(wǎng)格劃分理論拓展到三維應用中，通過監(jiān)測網(wǎng)格中每個單元是否至少被