計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文[精品論文]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)覆蓋技術(shù)研究(已修改)
2024-11-22 01:13 本頁面
【正文】 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 [精品論文 ] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)覆蓋技術(shù)研究 關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 覆蓋技術(shù) 點(diǎn)覆蓋 覆蓋連通 連通算法 摘要：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具備感知、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)自組織而形成的無線網(wǎng)絡(luò)，在軍用和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要問題之一，它是反映無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。由于受到能量的約束，覆蓋問題的主要任務(wù)是找出較小的覆蓋集，并使這些集合能獨(dú)立完成所需要的任務(wù)，而其它節(jié)點(diǎn)則處于低功耗的休眠狀態(tài)。 目前，點(diǎn)覆蓋問題研究一般著重于設(shè)計(jì)集中式優(yōu)化算法，這些算法對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用存在一定的局限性。本文以布爾感知模型為基礎(chǔ)，通過發(fā)掘點(diǎn)覆蓋問題中應(yīng)用場(chǎng)景，研究分布式、集中式以及集中式算法的局部化處理算法。針對(duì)點(diǎn)覆蓋問題中目標(biāo)點(diǎn)分布對(duì)覆蓋集連通性的制約，本文也系統(tǒng)地研究了覆蓋連通問題，并提出了相應(yīng)的連通算法。 本文首先討論了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余覆蓋調(diào)度機(jī)制，進(jìn)而提出了一種分布式算法 SRCA。該算法通過檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋冗余節(jié)點(diǎn)，讓部分冗余節(jié)點(diǎn)休眠，從而降低網(wǎng)絡(luò)的冗余覆蓋程度。 SRCA 算法在保證網(wǎng)絡(luò)初始 覆蓋的同時(shí)，能夠有效地降低系統(tǒng)能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。 面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用場(chǎng)景，本文提出了一種基于遺傳算法的傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)度的一種集中式近似算法 NSAGA 算法。該算法期望利用遺傳算法的種群特性，求解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋子集。該算法每次迭代可以同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)滿足條件的覆蓋子集，還可以根據(jù)覆蓋要求改變約束條件，滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。 針對(duì)目前點(diǎn)覆蓋調(diào)度的算法一般都將覆蓋問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，然后采用集中式算法近似算法求解。雖然這種求解方式比分布式算法的精度高，但不適合大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。為 此，本文提出了一種將集中式算法進(jìn)行局部化的思想，并提出了一種分布式 LCACA 算法。該算法首先選舉局部中心節(jié)點(diǎn)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)。然后在每個(gè)劃分的網(wǎng)絡(luò)中再運(yùn)行集中式算法，完成傳感器節(jié)點(diǎn)的調(diào)度。而且，該算法還可以根據(jù)不同子區(qū)域的目標(biāo)的覆蓋要求，通過劃分網(wǎng)絡(luò)后，在每個(gè)劃分的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行不同的調(diào)度算法。 一般點(diǎn)覆蓋算法大多假設(shè)覆蓋與連通是一致的，并沒有考慮被監(jiān)測(cè)的目標(biāo)分布情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性的影響。為此本文討論了點(diǎn)覆蓋與連通性的關(guān)系，提出了一種基于 Steiner樹集中式連通算法 CCAST 算法。該算法 首先將所有連通簇看成一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，然后構(gòu)建加權(quán)通信圖并調(diào)用已有構(gòu)造 Steiner 樹的算法挑選出 Steiner 點(diǎn)，使得所有的覆蓋節(jié)點(diǎn)保持連通。接著，本文又進(jìn)一步提出了一種分布式連通算法DCAVIS。該算法首先構(gòu)造虛擬獨(dú)立集，然后尋找使覆蓋集成為連通集的中繼節(jié)點(diǎn)。DCAVIS 算法為解決點(diǎn)覆蓋連通問題可提供了一種分布式近似求解算法，同時(shí)可以有效延長(zhǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。 綜上所述，本文以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)覆蓋問題為主要目標(biāo)，從分布式、集中式以及集中式算法的局部化三方面研究了點(diǎn)覆蓋算法，其中，集中式算法的局部 化還可做為以后的工作進(jìn)一步研究。 正文內(nèi)容 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具備感知、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)自組織而形成的無線網(wǎng)絡(luò)，在軍用和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要問題之一，它是反映無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。由于受到能量的約束，覆蓋問題的主要任務(wù)是找出較小的覆蓋集，并使這些集合能獨(dú)立完成所需要的任務(wù)，而其它節(jié)點(diǎn)則處于低功耗的休眠狀態(tài)。 目前，點(diǎn)覆蓋問題研究一般著重于設(shè)計(jì)集中式優(yōu)化算法，這些算法對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用存在一定的局限性。本文 以布爾感知模型為基礎(chǔ)，通過發(fā)掘點(diǎn)覆蓋問題中應(yīng)用場(chǎng)景，研究分布式、集中式以及集中式算法的局部化處理算法。針對(duì)點(diǎn)覆蓋問題中目標(biāo)點(diǎn)分布對(duì)覆蓋集連通性的制約，本文也系統(tǒng)地研究了覆蓋連通問題，并提出了相應(yīng)的連通算法。 本文首先討論了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余覆蓋調(diào)度機(jī)制，進(jìn)而提出了一種分布式算法 SRCA。該算法通過檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋冗余節(jié)點(diǎn)，讓部分冗余節(jié)點(diǎn)休眠，從而降低網(wǎng)絡(luò)的冗余覆蓋程度。 SRCA 算法在保證網(wǎng)絡(luò)初始覆蓋的同時(shí)，能夠有效地降低系統(tǒng)能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。 面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種應(yīng)用場(chǎng)景，本文提 出了一種基于遺傳算法的傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)度的一種集中式近似算法 NSAGA 算法。該算法期望利用遺傳算法的種群特性，求解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋子集。該算法每次迭代可以同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)滿足條件的覆蓋子集，還可以根據(jù)覆蓋要求改變約束條件，滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。 針對(duì)目前點(diǎn)覆蓋調(diào)度的算法一般都將覆蓋問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，然后采用集中式算法近似算法求解。雖然這種求解方式比分布式算法的精度高，但不適合大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。為此，本文提出了一種將集中式算法進(jìn)行局部化的思想，并提出了一種分布式 LCACA 算法。該算法首先選舉局部中心節(jié) 點(diǎn)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)。然后在每個(gè)劃分的網(wǎng)絡(luò)中再運(yùn)行集中式算法，完成傳感器節(jié)點(diǎn)的調(diào)度。而且，該算法還可以根據(jù)不同子區(qū)域的目標(biāo)的覆蓋要求，通過劃分網(wǎng)絡(luò)后，在每個(gè)劃分的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行不同的調(diào)度算法。 一般點(diǎn)覆蓋算法大多假設(shè)覆蓋與連通是一致的，并沒有考慮被監(jiān)測(cè)的目標(biāo)分布情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性的影響。為此本文討論了點(diǎn)覆蓋與連通性的關(guān)系，提出了一種基于 Steiner 樹集中式連通算法 CCAST 算法。該算法首先將所有連通簇看成一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，然后構(gòu)建加權(quán)通信圖并調(diào)用已有構(gòu)造 Steiner 樹的算法挑選出 Steiner點(diǎn)，使得所有的覆蓋節(jié)點(diǎn)保持連通。接著，本文又進(jìn)一步提出了一種分布式連通算法 DCAVIS。該算法首先構(gòu)造虛擬獨(dú)立集，然后尋找使覆蓋集成為連通集的中繼節(jié)點(diǎn)。 DCAVIS算法為解決點(diǎn)覆蓋連通問題可提供了一種分布式近似求解算法，同時(shí)可以有效延長(zhǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。 綜上所述，本文以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)覆蓋問題為主要目標(biāo)，從分布式、集中式以及集中式算法的局部化三方面研究了點(diǎn)覆蓋算法，其中，集中式算法的局部化還可做為以后的工作進(jìn)一步研究。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由具備感知、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)自組織而 形成的無線網(wǎng)絡(luò)，在軍用和民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。覆蓋問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要問題之一，它是反映無線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。由于受到能量的約束，覆蓋問題的主要任務(wù)是找出較小的覆蓋集，并使這些集合能獨(dú)立完成所需要的任務(wù)，而其它節(jié)點(diǎn)則處于低功耗的休眠狀態(tài)。 目前，點(diǎn)覆蓋問題研究一般著重于設(shè)計(jì)集中式優(yōu)化算法，這些算法對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用存在一定的局限性。本文以布爾感知模型為基礎(chǔ)，通過發(fā)掘點(diǎn)覆蓋問題中應(yīng)用場(chǎng)景，研究分布式、集中式以及集中式算法的局部化處理算法。針對(duì)點(diǎn)覆蓋問題中目標(biāo)點(diǎn)分布對(duì) 覆蓋集連通性的制約，本文也系統(tǒng)地研究了覆蓋連通問題，并提出了相應(yīng)的連通算法。 本文首先討論了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余覆蓋調(diào)度機(jī)制，進(jìn)而提出了一種分布式算法 SR
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