基于方向梯度的WSN三维表面覆盖与连通问题研究

作     者：王丹丹 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐汀荣

授予年度：2017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：无线传感器网络 三维表面 方向梯度 覆盖 连通 

摘      要：无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)是由大量部署在目标区域中的传感器节点构成的自组织多跳网络,目的是感知、处理和传输目标对象的监测信息。无线传感器网络因为其高监测精度、高容错性、覆盖区域广、可远程监控等优点引起了广泛关注。在无线传感器网络中,传感器节点的覆盖与连通问题是基本且重要的问题。本文针对三维表面地形中,节点的覆盖与连通问题进行了以下几方面的研究:(1)提出了基于方向梯度的传感器网络覆盖与连通部署方法。在三维表面地形中,首先进行三维表面向二维平面的转化,然后通过方向梯度概率感知模型保证在二维平面上节点部署与三维表面的一致性,之后进行网格的离散化,把连续问题转化成离散问题,再利用改进的基于网格扫描的目标点确定性部署方法,从全局覆盖率考虑,得到了三维表面确定性部署方案。在得到覆盖集之后,计算覆盖集形成的连通片,在各连通片之间使用最小生成树算法加入最少的辅助节点,得到连通覆盖集。通过大量仿真实验表明,该方法能够对目标区域进行有效覆盖,并保证网络的连通性。(2)提出了能量有效的传感器网络三维表面k覆盖多连通部署方法。该方法采用轮次工作机制,每轮开始时使一部分满足k覆盖多连通要求的节点进入活跃状态,其他节点进入休眠状态。k覆盖多连通节点集选取过程,在已有的基于网格的分布式能量有效的k覆盖多连通部署算法的基础上,结合三维表面地形的特征,对算法进行了改进,在目标区域划分中自由选择划分的子区域大小,在各子区域之间建立多连通关系,根据方向梯度概率感知模型在子区域内先构造k覆盖集,再构造连通图,最后找出关节点构造多连通图。通过大量仿真实验表明该方法能够有效延长网络寿命。