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1、碩士學(xué)位論文無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最小連通傳感器覆蓋問題的研究RESEARCHONCONNECTEDSENSORCOVERAGEPROBLEMINWIRELESSSENSORNETWORKS呂靜哈爾濱工業(yè)大學(xué)2013年12月萬方數(shù)據(jù)國內(nèi)圖書分類號(hào)：TP393.01學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：004.722.46密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最小連通傳感器覆蓋問題的研究碩士研究生：呂靜導(dǎo)師：堵宏偉副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：計(jì)算機(jī)技術(shù)所在單位：深圳研究生院答辯日期：2013年12月授予學(xué)位
2、單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)萬方數(shù)據(jù)ClassifiedIndex:TP393.01U.D.C:004.722.46DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONCONNECTEDSENSORCOVERAGEPROBLEMINWIRELESSSENSORNETWORKSCandidate：JingLvSupervisor：AssociateProf.DUHongweiAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreein
3、EngineeringSpecialty：ComputerTechnologyAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要近年來，隨著各種微技術(shù)的迅速發(fā)展，具有感知、通信、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)能力的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks,WS
4、Ns）引起了社會(huì)各界學(xué)者的廣泛關(guān)注。在WSN中，覆蓋體現(xiàn)了該WSN對(duì)物理監(jiān)測區(qū)域的感知程度，而連通則表明了WSN中節(jié)點(diǎn)間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力。覆蓋和連通作為WSN中的兩個(gè)基礎(chǔ)問題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗與生存周期有著重要影響。在WSN執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)時(shí)，選擇盡量少的傳感器節(jié)點(diǎn)參與，不僅可以降低網(wǎng)絡(luò)能耗，提升網(wǎng)絡(luò)能量的高效性，還能減少傳感器節(jié)點(diǎn)間的通信開銷，降低鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)間感知數(shù)據(jù)的冗余度。基于此點(diǎn)，本文綜合考慮WSN中的覆蓋與連通問題，找到感知區(qū)域滿足覆蓋整個(gè)目標(biāo)區(qū)域，且所誘導(dǎo)出的網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)連通網(wǎng)絡(luò)的最小工作
5、傳感器節(jié)點(diǎn)集，從而延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期。本文首先提出了一種能夠滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋與連通要求的基于ConnectedBenefit的節(jié)點(diǎn)選擇算法。該算法首先通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)對(duì)覆蓋的貢獻(xiàn)量，選擇出滿足覆蓋條件的節(jié)點(diǎn)集合，然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)的ConnectedBenefit值補(bǔ)充最少的節(jié)點(diǎn)到結(jié)果集，使之滿足連通條件，從而選擇出數(shù)目最少的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行監(jiān)測任務(wù)。本文接著利用最小生成樹（MST）的基本思想，提出了另一種新的節(jié)點(diǎn)選擇算法。該算法在連通階段，通過構(gòu)造一棵權(quán)重之和最小的MST對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇，使之滿足覆蓋與連通條件。最后本文提出
6、了一種基于GroupSteinerTree與線性規(guī)劃的節(jié)點(diǎn)選擇算法。該算法通過構(gòu)造GroupSteinerTree并用線性規(guī)劃對(duì)其求解，計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)被選擇的概率，為找到近似解提供正確的方向，然后利用求得的節(jié)點(diǎn)概率值與隨機(jī)rounding技術(shù)選擇出滿足覆蓋與連通的節(jié)點(diǎn)集合。基于ConnectedBenefit與基于MST的節(jié)點(diǎn)選擇算法，均將覆蓋和連通分開來考慮，而基于GroupSteinerTree與線性規(guī)劃的節(jié)點(diǎn)選擇算法將二者聯(lián)合考慮。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證，本文提出的三種算法在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，性能有所不
7、同，但能夠保證得出數(shù)目最少的滿足覆蓋與連通條件的工作節(jié)點(diǎn)，從而大幅降低網(wǎng)絡(luò)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存周期。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；覆蓋；連通；最小連通傳感器覆蓋問題-I-萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofmicrotechnologies,theemergenceofsensing,communication,dataprocessing,storagecapabilitiessensorshavebroughtr
8、esearchers'stronglyinterestinwirelesssensornetworks(WSNs).InaWSN,thecoveragereflectsthephysicalsensingqualityofthenetworkduringmonitoringthetargetarea,andtheconnectivityindicatesthecapabilityofsendingandreceivingdataintheW
