無線傳感器網(wǎng)絡中基于高效睡眠調度的目標跟蹤協(xié)議.pdf

1、隨著無線通信技術、嵌入式技術以及傳感器技術的不斷發(fā)展和進步，生產(chǎn)具備無線通信和信息處理能力的微型無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點已經(jīng)成為可能。這些廉價、低功耗的節(jié)點大量部署在觀測區(qū)域內(nèi)，采集各種感興趣的數(shù)據(jù)信息，簡單處理后將結果路由至匯聚節(jié)點，用戶通過管理節(jié)點可以獲取到全局網(wǎng)絡信息。傳感器節(jié)點由電池供電，能量非常有限，網(wǎng)絡的生命周期和服務質量難以避免會受到影響。大多數(shù)情況下，為節(jié)點更換電池或者進行二次充電并不現(xiàn)實。因此，無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)能技術正成為

2、當前研究熱點。
　　 移動目標跟蹤是無線傳感器網(wǎng)絡的重要應用之一，具有廣闊的發(fā)展空間和研究意義。移動目標跟蹤協(xié)議通過組織和調度節(jié)點，使盡可能少的節(jié)點參與到跟蹤過程中，以節(jié)省能量。但現(xiàn)有的大多數(shù)目標跟蹤協(xié)議存在節(jié)點處于睡眠模式仍能喚醒以及網(wǎng)絡節(jié)點能力不一致等不合理假設，這些協(xié)議使節(jié)點盡可能多的進入待機狀態(tài)，在目標即將到達時予以喚醒，忽視了節(jié)點通信模塊處于待機狀態(tài)有著與數(shù)據(jù)接收狀態(tài)差不多能量消耗的現(xiàn)實情況。
　　 本文針對存

3、在的不合理假設，細致劃分了節(jié)點的工作模式，完成了目標跟蹤系統(tǒng)協(xié)議的設計，將沒有任務的節(jié)點徹底關閉。初始，通過協(xié)商式隨機睡眠調度協(xié)議CRSSP，綜合考慮網(wǎng)格內(nèi)鄰居節(jié)點的工作狀態(tài)，完成檢測區(qū)域的覆蓋，并討論了節(jié)點“失效”問題；之后，將節(jié)點的睡眠調度劃分為兩個階段，提出基于二級睡眠調度的目標跟蹤協(xié)議TPSSTP。根據(jù)目標移動速度以及節(jié)點睡眠周期等參數(shù)，劃定圓形監(jiān)測區(qū)域，減少了預測算法對協(xié)議性能的影響，不斷調整網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點的工作模式，減少參與跟蹤

4、過程的節(jié)點數(shù)量，大幅提高節(jié)點跟蹤貢獻比；最后針對“熟悉”目標將跟蹤協(xié)議進一步優(yōu)化，即ITPSSTP，提高協(xié)議性能。同時，對不同階段的三種睡眠調度協(xié)議均進行了仿真實驗，將影響因子參數(shù)化，驗證協(xié)議的正確性和合理性，測試各協(xié)議性能。結果表明，在跟蹤質量和能量有限的約束下，本文提出的基于節(jié)點睡眠調度的目標跟蹤協(xié)議是一種高效的協(xié)議，實用性較強，能夠有效管理節(jié)點進行監(jiān)測、定位、通告等工作。
　　 本論文工作受到國家自然科學基金項目60973