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摘 要:傳感器網(wǎng)絡(luò)是由低功耗、小體積、具備采集信息、數(shù)據(jù)處理以及通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)建成的能夠傳輸和交換信息的網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)由于受到傳感器節(jié)點(diǎn)本身的現(xiàn)實(shí)條件限制，通常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)核心問(wèn)題：一是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)覆蓋控制，二是節(jié)點(diǎn)的能量消耗問(wèn)題，這兩個(gè)問(wèn)題是緊密相連的。往往由于傳感器網(wǎng)絡(luò)自身在計(jì)算能力和能量?jī)?chǔ)備能力上的限制，當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行一段時(shí)間后，其內(nèi)的一些傳感器節(jié)點(diǎn)由于能量的過(guò)度消耗或受到攻擊而導(dǎo)致失效，降低了傳感器網(wǎng)絡(luò)的連通性，一旦傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一些區(qū)域出現(xiàn)覆蓋不均現(xiàn)象，從而會(huì)形成覆蓋空洞，影響了傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能。 在具有少量移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的混合傳感器網(wǎng)絡(luò)模型中，針對(duì)該傳感器網(wǎng)絡(luò)由于節(jié)點(diǎn)失效而出現(xiàn)覆蓋空洞的問(wèn)題，本文主要采用的是在“最佳位置”布置相應(yīng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)空洞的思路。在計(jì)算機(jī)三角形網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)上，具體提出了基于三角形信息的貼片式的逐個(gè)增加移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的方法。本方法是在覆蓋空洞所構(gòu)成多邊形的邊緣節(jié)點(diǎn)上隨意選擇1個(gè)固定節(jié)點(diǎn)E，該節(jié)點(diǎn)與其相鄰的2個(gè)邊界節(jié)點(diǎn)A和C進(jìn)行通信，得到邊長(zhǎng)長(zhǎng)度、角度，若符合條件，則利用其所形成的三角形的一系列幾何信息，輔助指導(dǎo)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到所計(jì)算出的“最合適”位置上，否則繼續(xù)選擇合適的覆蓋空洞修補(bǔ)發(fā)起點(diǎn)。 為了驗(yàn)證該方法的實(shí)用性，需首先建立覆蓋空洞的幾何模型，然后將整個(gè)覆蓋空洞分解成多個(gè)三角形幾何模型，在已知該三角形的相關(guān)邊長(zhǎng)長(zhǎng)度、角度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行理論上的分析，利用幾何知識(shí)證明其存在最合適位置的條件，隨后證明當(dāng)在最合適位置布置移動(dòng)節(jié)點(diǎn)后，其所形成四邊形區(qū)域中的最低的空洞覆蓋率要大于90%，最后將其幾何求解過(guò)程設(shè)計(jì)成修補(bǔ)空洞算法，在matlab7.10上進(jìn)行修補(bǔ)完成整個(gè)覆蓋空洞的仿真實(shí)驗(yàn)，觀察其修補(bǔ)效果是否符合要求，并且通過(guò)改變一些所建立起來(lái)的覆蓋空洞模型的一些參數(shù)信息，如邊數(shù)、邊長(zhǎng)等，獲得對(duì)比數(shù)據(jù)，形成仿真圖來(lái)直觀分析該算法的覆蓋率、穩(wěn)定性等指標(biāo)，證明本文算法的優(yōu)勢(shì)所在。 關(guān)鍵詞：傳感器網(wǎng)絡(luò)；三角形信息；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；覆蓋空洞
目錄 摘要 ABSTRACT 第1章 緒論-1 1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)研究背景-1 1.1.1 傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)-1 1.1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實(shí)約束-2 1.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)研究意義-3 1.3 傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀-4 1.4 本文的主要工作安排-4 1.5 本章小結(jié)-5 第2章 覆蓋空洞的相關(guān)研究-7 2.1 覆蓋空洞問(wèn)題-7 2.1.1 三種傳感器網(wǎng)絡(luò)模型下的覆蓋空洞修補(bǔ)-8 2.1.2 混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋空洞修補(bǔ)算法-9 2.2 本章小結(jié)-10 第3章 基于三角形信息的覆蓋空洞修補(bǔ)算法理論-11 3.1 混合傳感器網(wǎng)絡(luò)模型-11 3.2 覆蓋空洞模型-11 3.3 問(wèn)題描述-12 3.4 相關(guān)性質(zhì)定理-13 3.5 本章小結(jié)-15 第4章 基于三角形信息的覆蓋空洞修補(bǔ)算法設(shè)計(jì)-17 4.1 算法的幾何描述-17 4.1.1 最佳移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置的幾何模型-17 4.1.2 最佳移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置的計(jì)算過(guò)程-18 4.2 算法的設(shè)計(jì)流程-20 4.3 算法的修復(fù)空洞流程-21 4.3.1 PATT算法修復(fù)空洞的流程圖-21 4.3.2 算法的實(shí)現(xiàn)-22 4.4 本章小結(jié)-24 第5章 算法仿真和分析-25 5.1 仿真環(huán)境設(shè)置-25 5.2 修補(bǔ)效果分析-25 5.3 覆蓋率驗(yàn)證-25 5.4 穩(wěn)定性分析-27 5.5 冗余度分析-27 5.6 本章小結(jié)-28 第6章 總結(jié)與展望-29 6.1 總結(jié)-29 6.2 不足之處及未來(lái)展望-29 參考文獻(xiàn)-31 致 謝-33 附錄：相關(guān)程序代碼-35 |
