基于網(wǎng)格劃分和虛擬力的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署策略研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(luò)相較于傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有稀疏性，復(fù)雜性，聲學(xué)通信，能量有限等特點(diǎn)。由于水下節(jié)點(diǎn)昂貴，無(wú)法大規(guī)模密集部署，所以隨機(jī)部署的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)往往達(dá)不到很高的覆蓋效率。確定性部署雖然能達(dá)到較高的覆蓋效率，但并不適用于部署區(qū)域范圍過大，節(jié)點(diǎn)數(shù)目過多或部署區(qū)域不可達(dá)的情況。本文的主要工作就是針對(duì)水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，結(jié)合二維陸上傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究成果，進(jìn)一步研究三維水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)部署方法：
　　介紹水下傳感器網(wǎng)絡(luò)、水下傳

2、感器節(jié)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)，以及水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性。概述水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的技術(shù)，介紹三維空間多面體填充理論，并闡述水下節(jié)點(diǎn)部署問題與三維空間多面體填充問題的相似之處，為進(jìn)一步研究水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署問題提供準(zhǔn)備工作。
　　針對(duì)水下傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，結(jié)合三維空間多面體填充理論及虛擬勢(shì)場(chǎng)理論，本文首先提出一種基于網(wǎng)格劃分和虛擬力的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署策略。該策略將原三維部署問題簡(jiǎn)化為二維水平面的預(yù)部署問題，在水平面將節(jié)點(diǎn)劃分到不同的網(wǎng)格，使用成

3、熟的陸上傳感器網(wǎng)絡(luò)模型，引入傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)虛擬力算法。最后控制節(jié)點(diǎn)使之在垂直方向上移動(dòng)，生成體心立方格水下監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，其Voronoi分割單元為截角八面體。仿真結(jié)果表明，這種部署方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基本全覆蓋的同時(shí)，所需要的節(jié)點(diǎn)數(shù)目更少，有效地減少了網(wǎng)絡(luò)的部署成本。
　　針對(duì)水下傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)易失效等問題，本文提出基于立方體網(wǎng)格區(qū)域劃分的覆蓋檢測(cè)機(jī)制。該機(jī)制將二維網(wǎng)格劃分理論拓展到三維應(yīng)用中，通過監(jiān)測(cè)網(wǎng)格中每個(gè)單元是否至少被