论文部分内容阅读
带状传感器网络的发展源于无线传感器网络的发展，从广义上来说是一类特殊形态的传感器网络，在许多重要领域均具有极其广泛的应用需求和前景。本论文以面向区域监测的带状网为研究对象，完成了关键技术的研究并结合实际工程应用进行了实践验证。
第一，针对带状网区域内节点的有效覆盖问题，对节点的覆盖进行了定量的数学建模分析，设计了基于Voronoi细胞单元的节点分布式自部署算法DSDA-VC。该算法可以有效的提高带状网节点的部署覆盖度，经仿真验证对于较高密度覆盖的带状网络，覆盖率可提高10％以上。基于该研究成果，完成了在某高海拔地区的带状网设计和实际测试验证工作。
第二，对于基于最小暴露概念的带状网非授权穿越问题，提出一种基于Voronoi加权图的最小暴露路径穿越算法MEPA-WVD。该算法可以量化的寻找带状网的最小暴露穿越路径，基于独立开发的仿真平台，对带状网在不同应用场景的防穿越性能进行了量化分析。仿真分析的结论对于带状网的防穿越应用具有直接的指导价值，以无锡市民中心虚拟周界系统为案例进行了实测验证。
第三，研究了带状网的分簇协议策略，对关键问题进行数学建模分析，围绕节点及路径的能量感知，提出并设计了基于链路接入的带状网分布式分簇路由协议。对该协议进行了仿真和结果分析，可以得出结论，该协议在带状网的应用中可以实现簇内及簇间的能耗及性能优化。结合带状网在智能交通停车系统的应用需求，基于能量感知的路由协议，完成了对传感节点的能耗设计和协议设计。
第四，针对带状网的大规模应用需求，完成了对网络可扩展性的数学建模及分析，推导出带状网规模可扩展性受限定理。该定理给出了带状网的节点规模理论上限计算公式和单节点负载理论上限计算公式，基于该定理对影响到网络大规模可扩展性的各项参数进行了实例计算分析。最后根据分析结论，结合长距离石油管线监测的应用，设计了在实际项目实践中适应大规模可扩展性网络的系统，并进行了实测验证。