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适应台风浪预报的移动网格数值模型及其应用

适应台风浪预报的移动网格数值模型及其应用

作者：尚志辉大连理工大学

学位级别：硕士

西太平洋和南海海域频繁生成的台风浪严重影响着我国南海资源的开采与利用,尤其当台风浪传播到近岸地区,对我国沿岸城市人民的生命财产安全有着不可估量的威胁。因此准确的模拟与预报南海台风浪是我国海浪数值研究的重点与难点。本文基... 详细信息

西太平洋和南海海域频繁生成的台风浪严重影响着我国南海资源的开采与利用,尤其当台风浪传播到近岸地区,对我国沿岸城市人民的生命财产安全有着不可估量的威胁。因此准确的模拟与预报南海台风浪是我国海浪数值研究的重点与难点。本文基于第三代海浪数值模式SWAN模式,采用非结构化网格,提出了一种实时在台风中心周围生成局部加密网格的海浪预报数值模型,分析研究了该模型对南海台风浪模拟推算的影响。本文首先对Easymesh非结构化网格剖分程序进行改进,改进后的程序解决了几何拓扑不相容问题。并基于LOP算法和迭代的Laplacian算法对生成的三角形网格进行优化和光滑处理,从而实现了一种大规模复杂海域非结构化网格自动剖分算法。与此同时,还提出了一种海岸线自动化处理与优化的方法,为Easymesh网格剖分文件提供准备工作。在非结构化网格自动化剖分程序的基础上,本文基于SWAN模式提出了一种适应台风浪预报的移动网格数值模型。该模型中网格每隔6小时更新一次,其能够实时的在台风中心进行局部加密。而且在网格信息拓扑时引入了MPI并行计算,极大的提高运行效率。利用该模型推算“启德”、“尼格”、“杜苏芮”台风浪,并与固定网格模型及实测值对比后发现,该模型结果更能够刻画台风浪的成长变化过程。同时基于台风“杜苏芮”对比不同加密比尺对台风浪模拟的影响,并给出了加密比尺的合理建议。并分析了该模型对台风浪模拟有效波高的时空差异,发现其主要体现在离台风中心约最大风速半径的3倍距离以内,这也为模型加密半径的选择提供了一定参考。

关键词：非结构化网格移动模型数值模拟 SWAN模式加密半径

基于应急救援场景的机会传感器网络转发策略研究

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基于应急救援场景的机会传感器网络转发策略研究

作者：范晓军南京邮电大学

学位级别：硕士

随着信息技术的发展,大量体积小、低成本,具备感知计算能力的设备得到普遍应用。多数情况下,数据可以经由传统的路由-交换方式进行有效传输,但是在一些没有架设基础通信设施、或者设施损坏的区域,就需要引入便携式的智能收发终端进行数... 详细信息

随着信息技术的发展,大量体积小、低成本,具备感知计算能力的设备得到普遍应用。多数情况下,数据可以经由传统的路由-交换方式进行有效传输,但是在一些没有架设基础通信设施、或者设施损坏的区域,就需要引入便携式的智能收发终端进行数据传输。为了让这些移动设备组网并进行数据共享,机会传感器网络应运而生。从车载网络、野生动物追踪、手持设备网络到应急救援网络,机会传感器网络正以多种形式迅速发展。但是,由于环境的复杂多样性、处理内容的种类差别、传感器设备的能量、容量限制等,给机会传感器网络数据传输带来了很大的挑战,所以需要针对不同场景或特定网络形式设计不同特性的移动模型以及机会转发机制。相比较于其他网络,应急救援网络具备较好的研究意义和应用价值。当地震、火灾等严重灾害发生过后,包括通信、电力等一系列基础设施受到破坏,此时需要依靠身处应急救援场景的个人或者可移动的传感器节点组成临时性的通信网络进行数据传输,而应急救援场景的复杂性与动态性使得节点的运动规律难以把握,节点之间的通信成功率难以得到保证。因此,本文针对不同节点的移动规律,引入了稳定因子的概念,将节点的移动稳定性与其邻居节点进行关联,并把网络节点分为消防员节点、小范围移动节点、大范围移动节点三类,从而提出符合各自移动特征的移动模型。理论上,稳定性越好的节点更倾向于接收、携带和转发数据。因此,本文中设定由稳定性好的小范围移动节点来优先转发数据。此外,考虑到火灾救援场景的动态变化,算法还会对节点稳定值进行动态更新。此外,本文还提出利用消防员节点的主动移动来对数据进行有目的转发,而对大范围移动节点则进行选择性转发,以此协调网络中三类节点在数据转发中的角色,并做出合理的转发决策。实验结果表明,在不同的网络规模以及资源受限的情况下,基于稳定性的机会转发机制通过计算稳定值来进行数据转发,该过程能有效地将数据转发到目标节点,减少了传输时延。同时,利用消防员的主动移动能够提高数据的送达率,减少了网络路由开销,特别适用于应急救援场景。

关键词：机会传感器网络移动模型转发机制稳定值主动移动

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移动自组网抗毁性研究与仿真

移动自组网抗毁性研究与仿真

作者：刘畅南京大学

学位级别：硕士

移动自组网是一种不需要依赖任何固定网络设备作为接入点的、无中心的、自组织的、分布式的无线网络。网络的拓扑结构随着节点的移动而实时变化,网络中的移动节点在功能上既是主机又是路由器。移动自组网在很多领域都有着巨大的应用前... 详细信息

移动自组网是一种不需要依赖任何固定网络设备作为接入点的、无中心的、自组织的、分布式的无线网络。网络的拓扑结构随着节点的移动而实时变化,网络中的移动节点在功能上既是主机又是路由器。移动自组网在很多领域都有着巨大的应用前景。但是,其网络节点的脆弱性和无线信道的安全问题,给移动自组网的设计提出了更高的要求和挑战。为了保证移动自组网的可靠性,网络的抗毁性研究得到了许多研究人员的关注。网络抗毁性研究中的其中一个研究方向就是关键节点问题。本文使用图论中的中心性度量寻找拓扑中的关键节点,拓扑中节点的移动服从高斯—马尔科夫移动模型和随机路点移动模型,并使用流量鲁棒性度量来衡量拓扑的连通性,而从反映不同度量关键节点对拓扑连通性的影响。本文还使用NS-3网络仿真器搭建了一个移动自组网仿真平台。仿真平台使用数据包分发率衡量移动自组网的网络连通性,研究了移动自组网使用AODV协议、DSDV协议和OLSR协议三个不同的路由协议的情况下,网络关键节点对移动自组网网络连通性的影响。对移动自组网的网络设计和抗毁性的提高有一定的指导意义。

关键词：移动自组网抗毁性关键节点移动模型路由协议

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移动社交网络中时空数据分析技术研究

移动社交网络中时空数据分析技术研究

作者：丁峰南京大学

学位级别：硕士

无线通信和移动计算技术的飞速发展,GPS和北斗等全球定位导航系统的应用普及,便捷的位置采集方式催生了大量描述移动物体(如人,车辆和动物)的时空轨迹数据。随着社交网络服务市场的快速增长和激烈的竞争,目前社交网络服务趋向于移动化... 详细信息

无线通信和移动计算技术的飞速发展,GPS和北斗等全球定位导航系统的应用普及,便捷的位置采集方式催生了大量描述移动物体(如人,车辆和动物)的时空轨迹数据。随着社交网络服务市场的快速增长和激烈的竞争,目前社交网络服务趋向于移动化形成移动社交网络。在移动社交网络中,具有共同兴趣的人会使用手机或平板电脑等移动设备进行交流,用户可以随时跟踪和分享位置相关的信息,移动社交网络中海量时空数据为研究移动社交网络中对象移动行为带来新的机遇。本论文面向移动社交网络中海量时空数据分析的需求,提出一种新颖的移动社交网络中用户移动模型构建和相似性度量的方法。另外,本文针对实时安全监控领域的需求,提出一种基于Hausdorff距离的网格序列聚类方法对大规模轨迹数据进行异常轨迹检测的算法。本文使用微软亚洲研究院发布的真实数据集GeoLife评估本文中所提出算法的有效性和实时性。实验结果表明,本文所提出的算法可以有效地构建移动用户的移动模型并且在相似性度量准确性上优于传统相似性的度量方法。此外,本文提出的异常轨迹检测算法在有效检测到异常行为的同时大大降低了传统异常检测算法的时间消耗,为实现在线实时异常检测做出一定的贡献。

关键词：社交移动网络时空轨迹数据移动模型相似性异常轨迹检测

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基于Voronoi图模型的多目标跟踪覆盖

计算机工程与设计 2018年第4期39卷 955-959,1016页

作者：季云峰邓小龙徐毅江苏信息职业技术学院物联网工程学院江苏无锡214153 江南大学物联网工程学院江苏无锡214122

为实现WSN中的多目标跟踪覆盖,提出一种基于Voronoi图的移动模型。通过对高阶Voronoi图进行建模,采用高阶Voronoi图实现2种移动模型,前者实现对单个目标位置的准确估计,后者实现目标的k-覆盖;通过对高级移动模型的扩展,完成对多目标的... 详细信息

为实现WSN中的多目标跟踪覆盖,提出一种基于Voronoi图的移动模型。通过对高阶Voronoi图进行建模,采用高阶Voronoi图实现2种移动模型,前者实现对单个目标位置的准确估计,后者实现目标的k-覆盖;通过对高级移动模型的扩展,完成对多目标的跟踪覆盖。实验结果表明,提出的移动模型可以明显提高目标的形成概率和节点覆盖度,相比其它几种常用移动模型,在相同的传感器节点数量情况下,可以大大减小移动距离。

关键词：无线传感器网络 Voronoi图多目标覆盖度移动模型

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三维平滑移动模型的设计与实现

西安电子科技大学学报 2011年第6期38卷 179-184页

作者：郑博张衡阳黄国策褚振勇王叶群空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077 空军工程大学科研部陕西西安710051

针对三维移动Ad hoc网络应用环境和节点移动建模的要求,提出了一种能够逼真反映现实物体运动规律、参数可控性强的三维平滑高斯半马尔科夫移动模型.该模型能够描述节点运动过程中的加速、平稳、转弯、解散、集合、减速和静止等各个运动... 详细信息

针对三维移动Ad hoc网络应用环境和节点移动建模的要求,提出了一种能够逼真反映现实物体运动规律、参数可控性强的三维平滑高斯半马尔科夫移动模型.该模型能够描述节点运动过程中的加速、平稳、转弯、解散、集合、减速和静止等各个运动状态,并可通过模型参数的调整实现实体移动模型和群组移动模型,具有一定的通用性和灵活性.该模型可应用于三维移动Ad hoc网络的模拟仿真研究.

关键词：三维Adhoc网络移动模型实体群组

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基于移动锚节点的无线传感网络节点定位算法

现代电子技术 2019年第3期42卷 18-22页

作者：彭凤英焦键重庆大学电气工程学院重庆400044 重庆科创职业学院重庆402160

在无线传感网络定位算法中,锚节点位置决定了节点定位精度。为此,提出基于高斯-Markov模型的移动锚节点的节点定位(GM-MAL)算法。GM-MAL算法基于高斯-Markov移动模型,提出自适应锚节点的移动路径规划,通过速度调整策略、垂直平分线策略... 详细信息

在无线传感网络定位算法中,锚节点位置决定了节点定位精度。为此,提出基于高斯-Markov模型的移动锚节点的节点定位(GM-MAL)算法。GM-MAL算法基于高斯-Markov移动模型,提出自适应锚节点的移动路径规划,通过速度调整策略、垂直平分线策略、虚斥力策略以及虚引力策略规划路径。在定位阶段,将非凸优化问题转化为双凸形式,再利用交替最小算法(AMA)求解,进而获取更短的锚节点移动路径。实验数据表明,引入虚引力策略提高了路径规划精度,覆盖了更多的监测区域。此外,相比于线性算法,GM-MAL的定位精度得到提高。

关键词：无线传感网络定位移动模型路径规划交替最小算法移动锚节点

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高适应性AODV车载网络通信协议研究

高适应性AODV车载网络通信协议研究

作者：戴天殊哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着汽车产业的不断发展和智慧城市概念的不断完善成熟,汽车作为一类常用的交通工具在人类日常生活中的重要程度越来越大。因此,对城市环境中交通状况的要求也越来越高。车载自组织网络（Vehicles Ad-Hoc Networks,VANETs）作为构成智... 详细信息

随着汽车产业的不断发展和智慧城市概念的不断完善成熟,汽车作为一类常用的交通工具在人类日常生活中的重要程度越来越大。因此,对城市环境中交通状况的要求也越来越高。车载自组织网络（Vehicles Ad-Hoc Networks,VANETs）作为构成智能交通系统（Intelligent Transportation System,ITS）的一种专用网络,被越来越多的研究人员所关注。车联网不仅是车辆间的通信连接网络,还包括基于车与其他实体间的交互应用。各个交通要素之间通过网络进行协作,以解决因信息不对称导致的道路交通安全性差、车辆运行效率慢等问题。因此,本文针对城市不同场景下提出并设计了一种基于车载自组织网络的高连通性路由协议算法。针对城市场景下的复杂性和多样性,本文提出了一种基于网络拓扑结构及密度变化的改进AODV路由协议（Ad hoc on-demand distance vector routing protocol based on network topology changes,NTCAODV）。本文工作的主要方面在于:（1）针对网络拓扑结构及密度频繁变化的现状,提出了基于节点运行状态的高适应性链路选择算法。通过在路由发现和建立阶段对参与链路建立的节点进行筛选,舍弃“最小跳数”的连接策略,采用“最佳稳定度”的连接策略,从而建立更加稳定的链路连接,可以一定程度上提高数据传递的成功率和链路的稳定性。（2）针对路由请求阶段信息的洪泛过程,与原始路径建立的时间相结合,对基于扩展环路的路由发现方法进行了改进。该方法可以较为有效地降低消息传递过程中的平均端到端时延,从而提高路由算法对不同密度场景的适应性。（3）借助“最佳稳定度”的设计思路,建立一种基于链路稳定程度的备份路由并对路由维护过程进行改进,从而进行快速链路修复,来提高信息传递的有效性。（4）在自主开发的zynq开发板上进行Linux系统移植,为路由协议的仿真搭建半实物平台做前期准备。在NS-3模拟仿真平台上,将改进后的NTCAODV路由协议、经典的AODV路由协议及DSDV路由协议在三种不同的移动模型中进行仿真并对得到的结果进行分析。通过对得到的数据传递成功率和平均端到端延迟评价指标进行比较分析可以得出:与其他路由协议相比,本文提出的NTCAODV路由协议尽管在稀疏的城市环境通过牺牲一定的时延来保证较高的数据传递成功率,但是在稠密的城市环境下有较好的数据传递成功率和较低的平均端到端时延,可以实现车载网络路由协议对不同城市场景的高适应性。

关键词：路由协议最佳稳定度移动模型高适应性

基于NS3的LTE网络圆形边界下移动模型的仿真

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小型微型计算机系统 2015年第11期36卷 2531-2535页

作者：王珊珊季海波司鹏朱锐意杨坚中国科学技术大学自动化系合肥230027

LTE网络环境下,基站的覆盖范围一般都是圆形的.为了更加准确地再现实际场景,本文利用NS3平台上以矩形为边界的随机漫步模型为基础,改进并仿真出了一种以圆形为边界的随机漫步模型.首先通过NS3平台上的矩形模型,创建一个以矩形中心为圆心... 详细信息

LTE网络环境下,基站的覆盖范围一般都是圆形的.为了更加准确地再现实际场景,本文利用NS3平台上以矩形为边界的随机漫步模型为基础,改进并仿真出了一种以圆形为边界的随机漫步模型.首先通过NS3平台上的矩形模型,创建一个以矩形中心为圆心,以矩形边长为直径的圆形模型.当用户运动到圆形边界时,让用户始终与圆半径保持一定角度进行反弹,从而实现用户始终保持在圆形区域内运动.最后,本文在NS3平台上利用该移动模型对LTE网络的切换性能进行了仿真.仿真结果的正确性表明了该模型的实用性.

关键词： LTE网络移动模型圆形边界 NS3 切换性能