基于三维水声传感器网络覆盖与追踪机制研究

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水声无线传感器网络具有低功耗,节点体积小,成本低,网络自适应强的特点,非常适合目标的定位追踪,同时网络的覆盖问题也是一个研究热点。研究如何高效,低功耗的覆盖定位具有重要意义。本论文主要从以下几方面进行:(1).介绍了水声传感器网络覆盖与定位追踪国内外发展现状,阐述了研究课题的目的与意义;(2).简要的介绍了水声传感器网络的体系结构,特点以及应用范围,并对其进行简单的能耗分析;覆盖和定位追踪问题分别作为水声传感器网络的热点问题,介绍了覆盖分类,覆盖与网络连通度的关系,覆盖算法的概述,并对定位追踪的概念作了简单介绍;(3).研究并且分析了无线传感器网络中的覆盖算法,提出相关的网格划分法,并从理论上实现覆盖效率最大化,在此研究结果下,结合节点边界约束,提出了一种对节点能量有效优化的VFA覆盖算法,对网络中每个节点引入排斥力、引力、边界约束力3种力的形式,使节点在整个网络中均匀分散开来,并引入移动距离、所受合力的上限阈值,以及调节节点性能的阈值、防止节点溢出的边界阈值,从而实现目标覆盖程度的最大化效果;(4).使用仿真软件对提出的覆盖算法进行仿真分析,构建三维传感器网络模型,随机均匀放置传感器节点并拟合移动目标点的路径,使目标运动到任何位置时都能有效的被信标节点覆盖。改变信标节点密度,节点覆盖半径,从覆盖程度、覆盖效率、平均移动距离各方面对比改进后的算法;(5).分析和研究了现有的节点定位算法,在减少通信开销,延长网络寿命并适当提高定位精度的基础上,提出新的三维DV-Hop算法,从对节点的随机部署,到采用非测距的跳数估计距离的方式进行节点的定位,为了提高定位精度,并降低能耗,引入权值函数以及信标点的选择机制,并在三维模型下进行模拟仿真,验证算法有效性;(6).简要的概述了目标跟踪算法的相关研究,并比较了它们的优劣。
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