受限環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡部署關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network, WSN)在諸如室內(nèi)、管道、路網(wǎng)、水下、戰(zhàn)場等受限環(huán)境中的越來越廣泛的應用,受限環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡的部署技術(shù)得到了廣大學者的密切關(guān)注。不同受限環(huán)境對WSN的不同影響,使得在研究受限環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡的部署技術(shù)時,應先分析特定環(huán)境對傳感器節(jié)點各項性能的影響,再決定部署節(jié)點的方式與位置,以滿足網(wǎng)絡的覆蓋度與連通度等性能需求。本文在現(xiàn)有研究的基礎上,分別對三維室內(nèi)環(huán)境WSN部

2、署策略與管道監(jiān)測應用WSN部署策略進行了研究。主要工作與研究成果概括如下:
　　(1)簡要分析了基于二維空間設計的部署方案在三維室內(nèi)環(huán)境應用中的不足,論述了傳統(tǒng)算法采用的Line-of-Sight(LoS)模型的缺陷。提出了一種基于啟發(fā)式算法的三維室內(nèi)WSN靜態(tài)部署機制,利用貪心策略在有障礙的三維室內(nèi)環(huán)境中進行部署,設計了權(quán)重感知的遺傳算法優(yōu)化策略求取全局最優(yōu)部署方案。算法采用分權(quán)的方式描述不同空間區(qū)域的重要性,利用帶方差的對數(shù)正

3、態(tài)陰影模型(LNSM-DV)建模信號衰減過程,獲得最大覆蓋效果的同時最小化部署開銷,并保證空間k覆蓋與網(wǎng)絡連通性。實驗表明,在障礙物對節(jié)點影響達到一定程度時,該算法性能的優(yōu)越性更為明顯。
　　(2)指出了現(xiàn)有的基于靜態(tài)部署方式的管道監(jiān)測應用WSN部署方式的缺陷,論述了傳統(tǒng)動態(tài)部署技術(shù)在管道監(jiān)測應用中的不足。針對現(xiàn)有研究的優(yōu)缺點,提出了一種基于不規(guī)則細胞學習自動機(ICLA)的管道監(jiān)測應用WSN自部署機制,使移動節(jié)點能在管道中自主擴

4、散,而無需了解整個管道網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)。算法采用劃分集群的思想,以競選而出的主持節(jié)點管理所在子區(qū)域,引導其中節(jié)點的移動,利用ICLA的學習能力優(yōu)化節(jié)點的自主移動過程。實驗結(jié)果顯示,當節(jié)點數(shù)不足以完成管道空間的k覆蓋時,該算法所得部署方案的k覆蓋率區(qū)域最大。
　　(3)實現(xiàn)了室內(nèi)移動對象跟蹤系統(tǒng)NHTrack。首先簡述了NHTrack的設計思想,然后針對室內(nèi)空間的幾種特殊場景設計了具體的部署模型實現(xiàn)移動對象符號定位過程,并檢測室內(nèi)移動對象