文档介绍：北京交通大学
博士学位论文
无线传感器网络覆盖与拓扑控制理论与技术研究
姓名:任彦
申请学位级别:博士
专业:通信与信息系统
指导教师:张思东
20080601
——摘要:近年来,随着微机电系统、无线通信与信息网络等技术的迅速发展,新兴的无线传感器网络,简称应运而生,将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起,深刻地改变了人与自然的交互方式。如何根据不同的应用环境需要,对无线传感器网络采用具体的覆盖部署策略与拓扑控制方法是无线传感器网络中一个基本且首要亟待解决的问题,直接关系到传感器网络节点能量、无线网络通信带宽、网络计算处理能力等受限资源的优化分配,很大程度决定了无线传感器网络感知、监视、传感、通信等各种服务质量目标的改善。论文针对无线传感器网络中如何进行覆盖部署与实施拓扑控制方法相关关键问题进行了深入研究,主要包括四个方面的内容:首先,概括总结了近年来无线传感器网络覆盖与拓扑控制研究方向国内外相关研究成果,归纳需要研究的问题;之后,分别开展了三维空间无线传感器网络最佳覆盖、动态无线传感器网络拓扑建模和移动无线传感器网络节能拓扑控制等问题的研究。并在研究基础上,提出了解决相应问题的协议和算法,给出了分析和仿真结论。论文工作得到了国家自然科学基金项目和北京交通大学优秀博士生科技创新基金项目的支持。论文主要创新点如下:题,采用计算几何与图论着色方法建立了三维空间的随机最佳覆盖数学模型,给出了一种分布式启发算法,得到了完成最佳覆盖的低能量消耗路径。此基础上设计了一种可以实现占渥罴迅哺堑挠呕酚尚椤W詈蠼辛协议算法的性能评价以及最佳覆盖和网络生存时间的实验仿真。⒘艘恢置枋鼍哂懈丛佣浠卣鞯腤新型拓扑模型。在此模型基础上采用平均场与连续分析方法进行理论分析,最终得到了该模型所描述的动态仄似骄诘愣缺浠媛伞2⒍酝缃诘愣缺浠怕史植肌⑵骄肪冻度、群集系数及网络拥塞影响等几个可反映动态拓扑特征的参数进行了模型性能评价。同时与相关模型进行的仿真比较,验证了本论文模型的有效性、可用性和准确性。岢隽艘恢质视糜谝贫疻且不依赖全网信息的协作式能量有效拓扑控制协。该协议以移动芰坑呕D勘辏捎眉扑慵负问P凸ぞ吖乖煨槁酚赏迹沟猛—
络节点只需要在本地选择通信邻居并动态调整传输半径,来构造一个全局能量有效的路由拓扑。仿真结果表明,该协议可以很好的适用于具有移动特征的⒕哂心芰坑行蕴氐恪D壳埃贑瓻的路由协议算法己申请了国家发明专利ɡ芾砗牛关键词;无线传感器网络;覆盖;拓扑控制;路由协议
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独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取褥的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书面使用过的材料。与我一褥工作的翔志对本研究所徽的任何贡献均已在论文孛俸了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字旦期:年月日
致谢本论文的工作是在我的导师张思东教授悉心指导下完成的,张思东教授严谨求实的治学态度、渊博的知识和平易近人的教诲给了我极大的帮助和影响,让我终生受益。他的言传身教不仅保证了我学业和研究工作的顺利完成,而且使我在为人处事等各方面也受益匪浅。在此衷心感谢五年来张老师对我的关心、培养和指导,他不仅是我的学术导师,更是我一生学习、做人的榜样。我还要感谢张宏科教授,张老师敏锐的科学洞察力、勇于创新的科研精神和孜孜以求的敬业精神给我留下深刻的印象。张老师悉心指导我完成了实验室的科研工作,在各方面都给予了我很大的关心和帮助,在此向张宏科老师表示衷心的谢意。感谢实验室的秦雅娟老师、苏伟老师在我学习和生