基于蜂窝网格能量高效的无线传感器网络目标跟踪协议的研究与设计

作     者：顾国伟 

作者单位：华东师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：俞黎阳

授予年度：2013年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：无线传感器网络 目标跟踪 睡眠调度机制 动态簇 

摘      要：随着无线传感器网络技术的研究和发展,利用无线传感器网络对动物进行移动轨迹跟踪和对其周围环境进行监测已变成了重要研究之一。在这方面,已有应用项目进行系统原型实验。本文研究的应用场景是对动物进行跟踪,得到移动轨迹,从而帮助人们了解动物的习性。由于传感器节点的资源有限,使得如何低能耗、高可靠性地对移动性高的动物目标进行跟踪成为一个迫切需要解决的问题。 在本文中,主要研究成果如下： 首先,提出一种面向目标跟踪的节点轮换机制TOGAF,将整个网络划分成许多个蜂窝单元,每个单元内部只有一个节点是负责目标跟踪,其他节点处于完全睡眠状态,以减少能耗。 接着,提出了一种基于任务循环调度的睡眠调度机制DASS。该调度机制中提供了可以配置的参数,以使节点在满足跟踪目标需求的情况下,增加睡眠状态的持续时间,减小能耗,延长节点的生命期,从而延长整个网络的生命期。 然后,结合TOGAF和DASS,提出一种面向目标跟踪基于蜂窝网格能量高效的分布式协同调度协议HEES。该协议通过构建一个两阶段动态簇跟踪一个随机移动的目标。为了减少通报目标产生的能量消耗,提出了一种基于蜂窝网格的通报路由算法。根据该算法,当节点检测到目标后,可以在无需建立路径的前提下,将目标位置告知Sink节点,且所需要的转发次数最少。 最后,本文在网络环境模拟器NS2中对HEES协议进行了仿真,结果表明：对于随机移动的目标而言,HEES可以在保证跟踪成功率较高的前提下,以较少的能量消耗来跟踪目标。