水下傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(luò)(Underwater Wireless Sensor Networks, UWSNs)是由具有聲學(xué)通信與計(jì)算能力的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的水下監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源勘測(cè)和戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視等領(lǐng)域，目前UWSNs已引起了各國政府和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。UWSNs的研究主要涉及水下通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、節(jié)點(diǎn)部署和組網(wǎng)、水下仿真系統(tǒng)、定位跟蹤、可靠數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、水下安全等。其中，覆蓋問題是保證水下傳感器網(wǎng)

2、絡(luò)監(jiān)測(cè)質(zhì)量以及后續(xù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且好的覆蓋方案能夠減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本。因此如何設(shè)計(jì)覆蓋控制算法是一個(gè)關(guān)鍵問題。
　　根據(jù)關(guān)注階段的不同，可將覆蓋控制方法分為如何部署傳感器節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)部署完成后如何設(shè)計(jì)相關(guān)協(xié)議以保持網(wǎng)絡(luò)覆蓋。同時(shí)根據(jù)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)能力的大小，又可將部署問題分為節(jié)點(diǎn)移動(dòng)受限下的部署和節(jié)點(diǎn)可自由移動(dòng)下的部署。本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)上述三個(gè)方面分別提出一種算法，主要工作如下：
　　(1)首先針對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)受

3、限的情況，提出一種節(jié)點(diǎn)深度調(diào)節(jié)算法，通過將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組織成由多個(gè)子樹組成的森林，來保證網(wǎng)絡(luò)的連通，接著通過調(diào)節(jié)每棵子樹中父子節(jié)點(diǎn)之間的距離來提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。仿真結(jié)果表明，該算法在提高網(wǎng)絡(luò)連通率和覆蓋率方面均取得了較好的效果。
　　(2)然后針對(duì)節(jié)點(diǎn)可自由移動(dòng)的情況，提出一種基于虛擬力的節(jié)點(diǎn)重部署算法，首先引入節(jié)點(diǎn)速度因素，假設(shè)節(jié)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在不同節(jié)點(diǎn)速度、節(jié)點(diǎn)數(shù)目、通信半徑條件下從網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)總距離兩方面討論了三維環(huán)境