容迟无线传感网中卫星辅助的数据收集方法研究与设计

作     者：罗青春 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭伟

授予年度：2011年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 

主      题：无线传感网 数据收集 卫星通信 数据骡子 通信协议 

摘      要：无线传感网络在众多领域有着广阔的应用前景,它被认为是二十一世纪最重要的技术之一,已经成为近年来学术界的研究热点。数据收集是大多数无线传感网应用的基本功能,而在实际环境中,无线传感器节点的随机部署,节点的通信范围通常较小,节点的能量较低等情况都可能导致网络无法连通或连通性差,使得无线传感网不能有效工作。本文以广域部署的稀疏无线传感网为背景,给出卫星辅助的容迟无线传感网系统结构,提出基于凸包的数据收集算法,为有效解决广域稀疏无线传感网在复杂环境中数据收集的难题提供了参考。 主要研究内容与创新包括: (1)着眼于解决广域稀疏无线传感网在地处偏远和环境恶劣应用中数据收集的难题,对现有无线传感网数据收集模型和容迟无线传感网数据收集现状进行了分析,在对卫星通信和数据骡子(Data Mule)进行研究的基础上,提出了卫星辅助的容迟无线传感网系统结构。通过通信卫星向目标区域发送指令,利用数据骡子在无线传感网中收集数据,再通过通信卫星回传数据,可以较好地解决网络连通、能量有限、远程通信等问题。 (2)为了提升卫星辅助的容迟无线传感网系统的效果,对数据骡子的运动路径进行了规划,提出了基于凸包的数据收集算法,为数据骡子在无线传感网中收集数据提出了一条较优化的路径。 (3)结合卫星辅助的容迟无线传感网系统的特点,设计了DTSN-S通信协议的消息格式、命令种类和协议流程。 (4)搭建了实验验证平台,重点对基于凸包的数据收集算法效果进行了评测。模拟结果表明,基于凸包的数据收集算法提高了数据传输的成功率,减少了网络延迟。