水下傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制算法研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(Underwater Wireless Sensor Networks, UWSNs)是由具有聲學通信與計算能力的傳感器節(jié)點構(gòu)成的水下監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，可應用于水環(huán)境監(jiān)測、資源勘測和戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視等領域，目前UWSNs已引起了各國政府和研究機構(gòu)的關(guān)注，成為當前研究熱點之一。UWSNs的研究主要涉及水下通信技術(shù)、網(wǎng)絡協(xié)議、節(jié)點部署和組網(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、絡監(jiān)測質(zhì)量以及后續(xù)網(wǎng)絡通信協(xié)議設計的基礎，并且好的覆蓋方案能夠減少網(wǎng)絡建設的成本。因此如何設計覆蓋控制算法是一個關(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)點和節(jié)點部署完成后如何設計相關(guān)協(xié)議以保持網(wǎng)絡覆蓋。同時根據(jù)節(jié)點移動能力的大小，又可將部署問題分為節(jié)點移動受限下的部署和節(jié)點可自由移動下的部署。本文在現(xiàn)有研究的基礎上，針對上述三個方面分別提出一種算法，主要工作如下：
　　(1)首先針對節(jié)點移動受

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