【摘 要】
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)作为一种新的网络模式,已经在新一代网络技术中扮演了关键的角色,并不断推动了科技的发展。覆盖是描述无线传感器网络监测服
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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)作为一种新的网络模式,已经在新一代网络技术中扮演了关键的角色,并不断推动了科技的发展。覆盖是描述无线传感器网络监测服务质量(Quality of Service, QoS)的标准之一,网络覆盖情况直接关系到网络性能的好坏。网络覆盖通过对节点感知能力的建模,结合具体应用要求,在监测区域内部署传感器节点来提供可靠的区域监测与目标跟踪服务,最终使网络服务质量得到改善。本文针对三维山丘地形环境下的网络覆盖策略展开研究,真实的无线传感器网络应用环境中,三维地形空间上的网络覆盖连通以及拓扑控制等远比二维平面要复杂,二维平面空间上的覆盖策略不能直接用来解决三维地形上传感器网络的覆盖问题。针对三维山丘地形下无线传感器网络覆盖问题采用一种基于网格的数据降维方法,对两种不同传感器网络应用场景下的覆盖方法进行了深入探讨,解决了三维目标监测区域的覆盖问题。论文具体工作如下：(1)针对三维环境下的山丘地形进行建模,使用流形学习的理论把三维空间上的复杂表面过渡到二维平面,解决了网络覆盖中存在的空洞问题。(2)针对传感器网络区域的入侵监测问题,提出了一种寻找穿越整个目标监测区域路径的算法,通过路径上的网络覆盖参数来确定网络覆盖方法。(3)针对三维地形下节点确定性覆盖问题,提出了基于改进遗传算法的覆盖方法寻找网络的最优覆盖方案,部署较少传感器节点满足网络要求,有效利用网络资源,降低能耗,提高网络服务质量。本文采用基于流形学习的降维方法把三维空间复杂曲面过渡到二维空间,对于三维环境下的覆盖问题,提出了两种针对不同网络应用下的覆盖方法,通过实验结果分析可知,基于穿越路径的覆盖方法在部署完节点后可以有效监测区域入侵,提供反馈信息；基于改进遗传算法的覆盖方法能够较好地收敛于全局最优解。本文中提出的三维环境下的网络覆盖策略能够达到网络的覆盖要求,从而完成最优覆盖。
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