傳感網(wǎng)覆蓋洞檢測和修復方法研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、微電子系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡和無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，傳感網(wǎng)(Wireless Sensor Network，WSN)逐漸被應用于國防軍事、智能建筑、國家安全、環(huán)境監(jiān)測等多個領域。然而，由于網(wǎng)絡隨機部署，以及網(wǎng)絡能耗不均、攻擊和故障等使得部分節(jié)點過早死亡，導致網(wǎng)絡中部分區(qū)域形成覆蓋洞。覆蓋洞的出現(xiàn)，造成網(wǎng)絡的覆蓋度和連通性下降，嚴重地影響了網(wǎng)絡的性能。因此怎樣處理覆蓋空洞，使得傳感網(wǎng)在出現(xiàn)覆蓋空洞后可以恢復正常工作，是

2、目前應當考慮和解決的一個問題。
　　 本文在綜合分析已有的傳感器網(wǎng)絡覆蓋洞檢測和修復技術(shù)的基礎上，提出了一個容錯的傳感網(wǎng)位置無關(guān)的分布式覆蓋洞檢測方法和基于移動節(jié)點的傳感網(wǎng)覆蓋洞修復方法。然后利用MATLAB對算法進行仿真實現(xiàn)。最后采用基于TinyOS的TOSSIM模擬器仿真實驗平臺進行仿真實現(xiàn)，進一步驗證了本文的覆蓋洞檢測和修復算法的正確性和有效性。
　　 本文主要工作如下：
　　 (1)研究了傳感網(wǎng)的特點，綜

3、述了傳感網(wǎng)中洞的基本概念與原理，在一定的網(wǎng)絡模型和覆蓋模型下，對現(xiàn)有的覆蓋洞檢測和修復方法進行具體分析，為此重點介紹了幾類典型的檢測和修復方法，同時指出了覆蓋洞檢測和修復方法需要考慮的問題。
　　 (2)提出容錯的位置無關(guān)的分布式覆蓋洞檢測方法。該方法依靠節(jié)點和它-跳以內(nèi)鄰節(jié)點的通信信息，得出網(wǎng)絡局部區(qū)域內(nèi)的最大簡化圖，并利用此拓撲圖確定該節(jié)點是否位于覆蓋洞邊緣。然后，基站收集處于覆蓋洞邊緣的節(jié)點信息，從而確定網(wǎng)絡中覆蓋洞的幾何

4、多邊形位置和大小。首先從幾何理論上證明該檢測算法，隨后以仿真實驗分析了該算法的容錯性，并從檢測率、正確率、錯誤率和漏檢率等指標，與相關(guān)工作進行了對比實驗分析
　　 (3)提出了三角形貼片式逐步增加移動節(jié)點的修復方法。針對現(xiàn)有修復算法中新增節(jié)點利用率低和修復覆蓋冗余度高的問題，文章采用移動節(jié)點進行修復的思路。該方法利用覆蓋洞邊緣節(jié)點提供的輔助信息，指導移動節(jié)點移動到“最佳”位置。首先從幾何理論上分析了最佳位置的存在條件，隨后證明了

5、在相關(guān)位黃部署移動節(jié)點可以保證最低覆蓋率大于90％，最后以仿真實驗分析了該算法的覆蓋度、穩(wěn)定性、冗余度等指標，并從移動節(jié)點覆蓋能力利用率的角度，與相關(guān)工作進行了對比試驗分析。
　　 (4)采用基于TinyOS的TOSSIM模擬器仿真實驗平臺對本文提出的覆蓋洞檢測和修復算法進行仿真實現(xiàn)，并對實驗系統(tǒng)功能模塊進行了具體研究和分析。在該實驗系統(tǒng)中，包括通信模塊、檢測模塊、修復模塊和顯示模塊，每個模塊實現(xiàn)對應功能，最終在TOSSIM中實