基于信息融合的异构传感器网络节点部署

摘要

无线传感器网络是由低成本、低功耗，具备数据感知、处理、存储和无线通信能力的微型传感器节点通过自组织方式形成的网络。不同类型的无线传感器网络涉及微机电系统、无线通信、传感技术、嵌入式计算、分布式信息处理等多个学科领域。覆盖部署是无线传感器网络中的一个基本且首要解决的问题，直接关系到传感器网络节点能量、数据处理能力等受限资源的优化分配，很大程度上决定了无线传感器网络感知、监视、传感、通信等各种服务的质量。
　　首先介绍了无线传感器网络，然后对异构网络与同构网络的区别和其特点进行了分析，并阐述了传感器网络覆盖和节点部署的研究现状。基于概率感知模型，提出了传感器网络部署算法，具体如下：
　　针对节点高密度随机抛撒的传感器网络，提出了一种基于数据融合的部署策略，采用D-S融合感知模型，将高密度随机部署问题转化为一定覆盖质量下的三角部署问题，并将数据融合的范围控制在部署网格内，减少传输能耗。仿真结果表明，算法能有效提高检测的可靠性，覆盖冗余度较小，能耗均衡，延长了网络的寿命。
　　针对水下目标的监测问题，提出了基于声、磁探测相结合的传感器网络节点部署架构，采用声呐节点和磁感知节点两种异构节点进行双重覆盖，并应用粗糙集融合感知数据，提出了基于粗糙集融合的异构传感器节点部署算法。仿真结果表明，算法需要节点数目少，覆盖效果好，可抵抗强干扰，适用于浅海地区的水下目标监测。
　　在异构传感器网络中，由于节点感知能力的不同，更易造成网络部署不均匀。提出一种移动节点的策略，针对异构节点的不同感知范围，采用等效几何模型，模拟气球充气过程来调节节点的位置。实验结果表明，算法能够实现异构传感器网络较高的覆盖效果，节点平均移动距离较小，并且具有较好的收敛性。

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第1章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 无线传感器网络

1.3 异构无线传感器网络部署研究现状

1.4 论文研究目标

1.5 论文结构安排

第2章 异构传感器网络及相关问题研究

2.1 异构传感器网络

2.2 传感器网络覆盖控制机制

2.3 数据融合

2.4 本章小结

第3章 基于证据理论的融合传感器网络覆盖控制

3.1 引言

3.2 预备知识

3.3 网络运行机制

3.4 基于证据理论的网格调度算法

3.5 仿真实验分析

3.6 本章小结

第4章 基于粗糙集的水下异构传感器网络部署

4.1 引言

4.2 异构传感器网络模型

4.3 基于粗糙集势场的节点部署策略

4.4 算法描述

4.5 仿真分析

4.6 本章小结

第5章 水下异构传感器网络移动节点融合部署

5.1 引言

5.2 相关问题与模型

5.3 异构节点部署算法

5.4 仿真分析

5.5 本章小结

第6章 结论

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果