水下传感网中实现多个移动目标的协同追踪任是一个技术难题,针对这个问题论文提出了一种分布式的多目标有向路径覆盖增强算法。在实际的三维水下传感网中,水下传感器节点会随着水流运动而移动,被追踪的目标具有自主行动能力。假设移动规律遵从Meandering Current Mobility模型,多个运动目标沿着基于概率的Random Walk移动模型轨迹运动。在论文提出的算法中,覆盖运动路径的传感器节点通过两跳邻居节点范围内的水下传感器节点协同决策来实现最大化路径覆盖,通过调整水下传感器节点自身的有向覆盖方向达到多目标轨迹路径有向覆盖率平均值最大,并使多目标轨迹路径有向覆盖率标准方差尽量小。最后论文通过MATLAB软件仿真来验证分布式覆盖增强算法的有效性,能够显著提高多个移动目标的路径覆盖率。
移动传感网是一种传感器节点可移动的无线传感网。传感器节点通常可部署在移动载体上,在移动过程中进行通信,实现移动组网和数据传输。由于不需要预设的基础设施以及机动性强等特点,移动传感网可广泛应用于抢险救灾、战场侦察与监视、反恐维稳、生态与自然环境监测等领域及突发场合,相应成为当今工业界和学术界高度关注、非常具有挑战性的热点研究领域。数据传输主要解决移动传感器节点间的信息交流问题,是移动传感网研究的重要方向。由于节点的移动性,移动传感网中节点间的关系会动态变化,导致数据传输方式由传统静态无线传感器网络节点的单纯转发演变为“存储-携带-转发”,相应带来数据传输技术的极大挑战。通常,移动传感网的数据传输主要基于历史交互信息进行,存在数据传输延迟大、能耗高等不足,很少考虑通过利用位置信息提高数据传输的效率。实际上,可以利用静态传感器的自定位技术准确定位移动传感器的位置,并在此基础上通过一定策略挑选合适的转发节点提高移动传感网的单播和组播路由效能。因此,本文面向应急协同环境,针对移动传感网数据传输中的三个关键问题开展研究,包括设计高效的定位算法、单播路由协议和组播路由协议,主要包括以下内容:(1)提出了基于成对RSSI的移动传感器节点定位算法LPUR。针对现有节点定位算法存在的问题,本文提出了一种基于成对RSSI的移动传感器节点定位算法(Locating with Pairwise Uncertainty of RSSI,LPUR),利用成对已知位置的静态传感器节点在一个短时隙内感知的被定为移动节点的信号强度,根据所有成对节点感知信号强度大小关系的概率,构建移动节点位置的规划问题,并通过最小二乘法求解得到移动节点的实时位置。LPUR利用移动节点接收成对静态节点的RSSI大小关系的概率作为定位依据,降低了节点RSSI进行绝对距离测量的误差以及RSSI非对称性的影响。实验结果表明,LPUR相比同类的其他算法具有更强的灵活性和更高的定位精度。(2)提出了基于预测的地理单播路由算法GeoRescue和基于能量感知的传输控制策略。当移动传感网节点动态变化时,现有基于地理位置的单播路由算法在选择下一跳节点时可能会出现误差。针对这个问题,本文通过节点的当前位置与移动方向,计算节点下一时刻可能出现的位置,提出了基于预测的地理单播路由算法。此外,本文分析了单纯的位置预测算法可能导致的“跳数灾难”问题,从节约能耗的角度出发,提出了基于能量感知的传输控制策略,对数据的转发条件做了进一步限制,以此来控制节点能耗,延长网络生命周期。实验结果表明,本文所提算法在投递成功率、路由延时、转发跳数和节点负载等方面优于现有算法,尤其是显著改进了网络能耗。(3)提出了一种基于地理位置预判的移动传感网组播路由协议MPGP。移动传感器节点之间的连接具有间歇连通性和延迟长等特性,而地理位置服务是移动传感网中非常重要的一种服务。现有的许多研究工作不能充分利用地理位置服务带来的好处,并且没有充分挖掘网络节点的个体移动性和群组移动性。针对这些问题,本文利用提供的地理位置服务,并且针对组移动模型在网络中的应用,充分利用网络节点的个体移动性和分组移动性,提出一种基于地理位置预判的移动传感网组播路由协议MPGP。仿真实验结果表明,MPGP组播路由协议与已有的组播路由协议MCopy和DF相比,能够在组播转发次数比较小的情况下显著降低组播路由的延迟。
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