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基于纯战略纳什均衡博弈的水下传感器节点布置

基于纯战略纳什均衡博弈的水下传感器节点布置

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作者：董双双合肥工业大学

学位级别：硕士

水下传感器网络(Underwater sensor networks, UWSNs)是由部署在水下区域,具有声学通信能力的传感器节点构成的水下监控系统。它可以广泛的应用到海洋资源环境勘测、水下污染监控、海上生产作业、水下作战等领域,对海洋的保护、开发和... 详细信息

水下传感器网络(Underwater sensor networks, UWSNs)是由部署在水下区域,具有声学通信能力的传感器节点构成的水下监控系统。它可以广泛的应用到海洋资源环境勘测、水下污染监控、海上生产作业、水下作战等领域,对海洋的保护、开发和利用以及提高海军作战能力等具有重要的意义。由于水下传感器中节点数量有限,因此如何使有限的水下传感器节点根据环境和目标的变化自主调整位置,达到优化的节点布置效果,从而提高水下传感器网络的监测质量是一个关键问题。本文针对上述问题,研究并提出了一种基于纯战略纳什均衡博弈(The Pure Strategy Nash Equilibrium, PSNE)的节点布置方法,并通过建模与模拟仿真证明了该方法的有效性。本文的主要研究工作及创新之处在于：(1)建立了水下传感器网络事件驱动的节点布置问题模型,定义了相应的性能评价指标体系。根据水下传感器节点分布特点,建立了水面二维空间和水下三维空间中事件驱动的节点布置问题模型;定义了水下传感器网络节点布置性能评价指标“事件覆盖度”,它不仅实现了对节点覆盖事件的统计,而且描述了节点分布密度与事件分布密度的匹配情况。(2)提出了一种基于纯战略纳什均衡博弈的水下传感器节点布置方法。鉴于博弈论可以用来解决资源分配、行为决策、路由协议等问题,本课题将博弈论的方法应用于水下传感器节点的布置。将水下传感器节点视为理性的、自私的、追求利益最大化的智能个体,可以根据环境做出理性的分析与选择,以达到自身利益的最大化,即自身覆盖事件最多。在该方法中,有限个节点(局中人)根据纯战略纳什均衡的方法进行博弈,即在一个或一个以上的策略集合中选择其中一种策略作为它的理性行为,使节点自主趋向并覆盖事件,同时实现节点分布密度与事件分布密度相匹配。大量仿真实验结果证明了本文算法求解水下节点布置问题的有效性。本文的研究将博弈论应用于水下传感器网络节点布置问题,提出的相关理论方法对该领域的研究具有一定的参考价值。

关键词：水下传感器网络节点布置事件覆盖度纯战略纳什均衡博弈

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