检索结果-内蒙古大学图书馆

华中科技大学学报（自然科学版） 2015年第8期43卷 47-51页

作者：朱光明蒋荣欣周凡陈耀武浙江大学仪器科学与工程系浙江杭州310027 浙江大学浙江省网络多媒体技术研究重点实验室浙江杭州310027

针对异步无线传感网络环境下同时节点定位和目标跟踪问题,提出了一种可以同时进行传感器节点定位和目标跟踪的算法.该算法利用增广状态向量法对目标状态和节点位置进行同时估计,并利用固定点平滑算法对目标状态进行最优估计,实现了异步... 详细信息

针对异步无线传感网络环境下同时节点定位和目标跟踪问题,提出了一种可以同时进行传感器节点定位和目标跟踪的算法.该算法利用增广状态向量法对目标状态和节点位置进行同时估计,并利用固定点平滑算法对目标状态进行最优估计,实现了异步无线传感网络环境下的目标状态的最优估计以及节点位置的估计.结合节点位置和目标状态的增广状态向量取代了传统目标跟踪算法中的状态向量,在滤波算法中被用于节点位置和目标状态的同时估计.仿真实验证明:在相同的测量次数和通信次数情况下,本算法不但能够取得更高的节点位置估计精度和目标状态估计精度,而且能够取得更多目标状态的估计结果.

关键词：异步无线传感网络节点定位跟踪算法容积卡尔曼滤波器固定点平滑器

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异步无线传感网络中广播协议的研究

异步无线传感网络中广播协议的研究

引用

作者：金九平中国科学技术大学

学位级别：硕士

异步无线传感网络中的全网广播是一项最基本的网络服务，主要应用于环境监测、软件更新等场景。无线传感网络中的传感节点大多数由电池提供能量，所以网络中的能量有限，而转发数据包的多少对节点能量的消耗有重要影响，因此数据包的转... 详细信息

异步无线传感网络中的全网广播是一项最基本的网络服务，主要应用于环境监测、软件更新等场景。无线传感网络中的传感节点大多数由电池提供能量，所以网络中的能量有限，而转发数据包的多少对节点能量的消耗有重要影响，因此数据包的转发次数通常被用来反映全网广播的传输代价。而在异步无线传感网络中，由于节点采用了睡眠调度策略，引入了大量的额外等待时延，使得在异步无线传感网络中，单跳地数据广播可能是通过多次单播实现的。因此，在设计异步传感网络的广播协议时，不仅要考虑如何减少网络的传输代价，也要考虑如何降低广播过程中的等待代价。本文主要的研究内容和创新点总结如下:\n (1)在全网广播能覆盖全网的前提下，综合考虑网络的传输代价和等待代价，提出了一种基于传输代价最优树的广播协议，即在传输代价最优树的基础上引入机会转发机制。首先，以网络的传输代价为依据为网络建立一棵以源节点为根的广播树以保证广播在全网覆盖的前提下将数据冗余降到最低。而在调度未知的网络中，引入机会合作转发策略，以进一步降低由异步调度本身引起的额外的等待代价。在机会合作机制中，在单跳范围内通过比较发送方与其下一跳节点之间的等待时延坐标，从中选择时延最小的节点作为下一跳转发节点。这种在调度未知的网络中应用的广播策略同时考虑了传输代价和等待代价。\n (2)在异步无线传感网络中如何平衡广播中的能耗和等待时延是一个关键问题。网络中靠近源节点的节点在广播过程中有可能会消耗较多的能量，应该着重考虑这些节点地能耗节省问题。而对于那些离原节点距离较远的节点来说，则主要考虑其等待时延的减少问题。以此，提出一种网络时延和能耗自适应的广播方案，首先，根据节点的地理位置，用跳数信息为每个节点建立位置坐标。在跳数坐标的基础上，节点可以根据自身到源节点的远近自适应的采用节省能耗方案还是采用节省时延的方案来优化广播过程。\n (3)网络的时延对实时的异步无线传感网络是非常重要，为了让广播数据包在限定的时间内完成广播，提出一个时延受限的广播策略。首先，为网络建立一个宽度优先广播树，来减少网络的传输时延。并将限定的端到端时延合理的分配到单跳链路中，并使用一个调整因子对这个上限进行相应的调整，让下一跳节点分享上一跳节点中的剩余时延。然后，根据单跳等待时延上限，为每个节点建立一个醒来节点的集合，从中选择能耗最优的节点进行数据包的广播，降低网络的能量消耗。

关键词：异步无线传感网络广播协议能量消耗时延受限传输代价最优树

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异步无线传感网络广播效率的研究

异步无线传感网络广播效率的研究

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作者：贾晓雪中国科学技术大学

学位级别：硕士

广播路由将广播包分发至全网节点,在无线传感网中得到了广泛的应用,可以为诸如网络配置、代码更新、路由发现等一系列上层服务提供支持。为了减少能耗,传感器节点普遍采用异步的睡眠调度机制(即节点独立地进行睡眠调度),而且无线链路具... 详细信息

广播路由将广播包分发至全网节点,在无线传感网中得到了广泛的应用,可以为诸如网络配置、代码更新、路由发现等一系列上层服务提供支持。为了减少能耗,传感器节点普遍采用异步的睡眠调度机制(即节点独立地进行睡眠调度),而且无线链路具有不可靠性,这就使得传统移动自组织网络中的节点一直处于工作状态以及有线网络中链路可靠场景下的广播协议不能被应用于异步无线传感网络。在异步无线传感网络高效广播协议的设计中,需要考虑异步的睡眠调度、无线链路不可靠性两个重要因素来优化广播协议的性能。在静止汇聚节点场景的广播协议中,已有的研究工作通常考虑链路质量、节点覆盖次序、睡眠调度等因素针对广播时延、传输次数、广播能耗等性能进行优化,在广播的时延效率和能耗效率之间进行权衡。其中一种主流的思想是利用局部一跳或两跳信息进行状态标记的广播,这种类型的协议能够适应网络拓扑的动态变化,但是由于基于不完整的信息做决策,使得广播过程中会引发低效传输和冲突问题。在移动汇聚节点场景的信息分发策略中,已有的研究工作不是针对将一个广播包分发至全网的广播协议设计,而是普通传感器节点传输信息至汇聚节点的信息汇报,或者移动汇聚节点通过洪泛实时分发自己的位置信息至全网。主流的思路包括基于虚拟网格的分发和基于簇的方法,但是这些策略不适用于异步无线传感网络中考虑移动汇聚节点场景中的广播。在综合分析考虑异步无线传感网中异步睡眠调度、无线链路不可靠性、节点位置信息、邻居节点覆盖次序信息等因素的基础上,本文分别针对静止汇聚节点场景和移动汇聚节点场景设计了高效的广播协议：(1)静止汇聚节点场景：异步无线传感网中,代理(delegation)指的是一个节点将未覆盖的邻居节点委托给已经收到广播包的邻居节点进行处理。传统的代理机制基于不完整的信息做代理决策,当更好的代理节点出现时不再改变已经做出的决策,并且有时将一个未覆盖节点委托给了多个邻居节点,从而引发了低效传输和代理冲突问题。本文提出了异步无线传感网中基于动态代理的高效广播协议(Dynamic Delegation based Efficient Broadcast, DDEB), DDEB综合考虑链路质量信息和广播的实时进度来从发送方和接收方的角度将一个未覆盖节点代理给目前为止最好的已覆盖节点。当更好的代理者(delegater)出现时,则改变原有的代理,通过动态代理避免了在链路质量差的链路上传输,同时利用较早被覆盖的节点的尝试机会加快广播的进度,从而提高了广播的时延效率和能耗效率。(2)移动汇聚节点场景：本文提出了汇聚节点在网络中边运动边广播数据包的场景下的广播协议,汇聚节点以合适的运动模式和速度在网络中移动能够延长网络生存期,并进一步降低广播时延。但是汇聚节点运动起来会使得网络中出现广播区域的不平衡问题,这使得静止汇聚节点场景中的广播协议不能直接被应用于该场景或者协议的效率会被降低。本文提出了快速高效的广播协议(Fast and Efficient Broadcast Protocol, FEBP), FEBP分析了引入移动汇聚节点后广播的挑战以及汇聚节点移动的模式和速度问题,并综合考虑广播进度、节点所在位置、邻居覆盖信息等因素提出了节点密度自适应的概率转发、广播进度自适应的推迟转发、根据邻居节点覆盖情况确定的推迟转发时间三个机制,解决了广播区域的不平衡性问题并减少了广播传输次数和能耗,提高了广播能耗效率。从而达到了时延效率和能耗效率的统一优化。

关键词：动态代理高效广播静态汇聚节点异步无线传感网络移动汇聚节点

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