面向地震救援的節(jié)能可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及低功耗無線通信技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)具備感應(yīng)、無線通信和信息處理能力的微型無線傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)成為可能。這些廉價(jià)、低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)大量部署在觀測區(qū)域內(nèi)，采集感興趣的信息，對信息處理后將局部處理結(jié)果路由至匯聚節(jié)點(diǎn)，用戶通過管理節(jié)點(diǎn)獲取全局信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛，環(huán)境監(jiān)測是一類典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。破壞性地震是嚴(yán)重威脅人類安全的、恐怖的自然災(zāi)害。在地震發(fā)生后，會有大量的傷員掩埋在坍塌的建筑物中。本論文研究了在地震發(fā)

2、生后，在監(jiān)測區(qū)域部署節(jié)能可靠的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以協(xié)助救援傷員的問題。針對這一應(yīng)用，本論文提出了以下方案：首先迅速地將大量無線傳感器節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測區(qū)域，然后傳感器節(jié)點(diǎn)通過本論文提出的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)自組織的形成傳感器網(wǎng)絡(luò)。工作的傳感器節(jié)點(diǎn)通過聲源定位技術(shù)和熱紅外遙感技術(shù)等搜尋受傷者，通過可靠路由協(xié)議將傷員地理位置信息報(bào)告給救援者。 本論文研究了應(yīng)用在地震救援中的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)和可靠路由協(xié)議，提出了基于節(jié)點(diǎn)睡眠/工作調(diào)度機(jī)制的拓?fù)淇刂品桨浮?/p>

3、該方案可以有效減少節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存期。該方案可以保證工作節(jié)點(diǎn)仍然可以監(jiān)測原始監(jiān)測區(qū)域和一定的連通度，并且考慮了節(jié)點(diǎn)失效對傳感器網(wǎng)絡(luò)的影響。在節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測模型方面，提出了基于立體網(wǎng)格的方法，這一方法簡化了在三維空間中研究節(jié)點(diǎn)監(jiān)測區(qū)域的復(fù)雜度，節(jié)省了節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源。傳感器節(jié)點(diǎn)由于有限能量供應(yīng)和工作環(huán)境惡劣經(jīng)常面臨失效問題，地震救援對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃蕴岢隽吮容^高的要求。為了保證數(shù)據(jù)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的可靠傳輸，本論文研究了具有

4、容錯能力的多路徑路由協(xié)議，分別是不相交多路徑協(xié)議和纏繞多路徑協(xié)議。這兩種多路徑路由協(xié)議以定向擴(kuò)散協(xié)議為基礎(chǔ)，在建立主路徑的同時建立多條替代路徑，從而解決單個路徑失效的問題。本論文通過仿真實(shí)驗(yàn)對這兩種協(xié)議的性能進(jìn)行了分析比較。 本論文通過仿真實(shí)驗(yàn)對基于上述拓?fù)淇刂萍夹g(shù)和可靠路由協(xié)議的傳感器網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該模型可以顯著延長傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存期，保證對監(jiān)測區(qū)域的有效覆蓋、一定的連通度、以及數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的可靠傳輸。因此