传感器网络中基于三角形信息的覆盖空洞修补算法.rar

摘 要:传感器网络是由低功耗、小体积、具备采集信息、数据处理以及通信能力的传感器节点通过自组织方式构建成的能够传输和交换信息的网络。传感器网络由于受到传感器节点本身的现实条件限制，通常会出现两个核心问题：一是网络中的节点覆盖控制，二是节点的能量消耗问题，这两个问题是紧密相连的。往往由于传感器网络自身在计算能力和能量储备能力上的限制，当传感器网络在运行一段时间后，其内的一些传感器节点由于能量的过度消耗或受到攻击而导致失效，降低了传感器网络的连通性，一旦传感器网络内的一些区域出现覆盖不均现象，从而会形成覆盖空洞，影响了传感器网络的性能。

在具有少量移动节点的混合传感器网络模型中，针对该传感器网络由于节点失效而出现覆盖空洞的问题，本文主要采用的是在“最佳位置”布置相应移动节点进行修补空洞的思路。在计算机三角形网格模型的基础上，具体提出了基于三角形信息的贴片式的逐个增加移动节点的方法。本方法是在覆盖空洞所构成多边形的边缘节点上随意选择1个固定节点E，该节点与其相邻的2个边界节点A和C进行通信，得到边长长度、角度，若符合条件，则利用其所形成的三角形的一系列几何信息，辅助指导移动节点移动到所计算出的“最合适”位置上，否则继续选择合适的覆盖空洞修补发起点。

为了验证该方法的实用性，需首先建立覆盖空洞的几何模型，然后将整个覆盖空洞分解成多个三角形几何模型，在已知该三角形的相关边长长度、角度的基础上，进行理论上的分析，利用几何知识证明其存在最合适位置的条件，随后证明当在最合适位置布置移动节点后，其所形成四边形区域中的最低的空洞覆盖率要大于90%，最后将其几何求解过程设计成修补空洞算法，在matlab7.10上进行修补完成整个覆盖空洞的仿真实验，观察其修补效果是否符合要求，并且通过改变一些所建立起来的覆盖空洞模型的一些参数信息，如边数、边长等，获得对比数据，形成仿真图来直观分析该算法的覆盖率、稳定性等指标，证明本文算法的优势所在。

关键词：传感器网络；三角形信息；移动节点；覆盖空洞

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 传感器网络研究背景-1

1.1.1 传感器网络特点-1

1.1.2 传感器网络的现实约束-2

1.2 传感器网络研究意义-3

1.3 传感器网络研究现状-4

1.4 本文的主要工作安排-4

1.5 本章小结-5

第2章 覆盖空洞的相关研究-7

2.1 覆盖空洞问题-7

2.1.1 三种传感器网络模型下的覆盖空洞修补-8

2.1.2 混合传感器网络的覆盖空洞修补算法-9

2.2 本章小结-10

第3章 基于三角形信息的覆盖空洞修补算法理论-11

3.1 混合传感器网络模型-11

3.2 覆盖空洞模型-11

3.3 问题描述-12

3.4 相关性质定理-13

3.5 本章小结-15

第4章 基于三角形信息的覆盖空洞修补算法设计-17

4.1 算法的几何描述-17

4.1.1 最佳移动节点位置的几何模型-17

4.1.2 最佳移动节点位置的计算过程-18

4.2 算法的设计流程-20

4.3 算法的修复空洞流程-21

4.3.1 PATT算法修复空洞的流程图-21

4.3.2 算法的实现-22

4.4 本章小结-24

第5章 算法仿真和分析-25

5.1 仿真环境设置-25

5.2 修补效果分析-25

5.3 覆盖率验证-25

5.4 稳定性分析-27

5.5 冗余度分析-27

5.6 本章小结-28

第6章 总结与展望-29

6.1 总结-29

6.2 不足之处及未来展望-29

参考文献-31

致  谢-33

附录：相关程序代码-35