隨機部署無線傳感器網(wǎng)絡

第 1章緒論 .1

1.1無線傳感器網(wǎng)絡概述 .1

1.2無線傳感器網(wǎng)絡的研究內容 .3

1.3無線傳感器網(wǎng)絡的應用 6

1.4本書的內容與結構 .8

第 2章無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋問題 .9

2.1覆蓋問題的幾個要素 .9

2.1.1節(jié)點的感知模型 .9

2.1.2覆蓋類型 . 10

2.1.3節(jié)點的部署方式 . 10

2.1.4節(jié)點的調度方式 . 11

2.2覆蓋問題的研究現(xiàn)狀 . 12

2.2.1基于節(jié)點位置信息的覆蓋配置 . 13

2.2.2基于節(jié)點工作概率的覆蓋配置 . 15

2.2.3基于局部環(huán)境信息的覆蓋配置 . 16

2.2.4動態(tài)目標探測和異構網(wǎng)絡 16

2.3覆蓋問題的難點 17

第 3章隨機部署網(wǎng)絡覆蓋性能. 18

3.1同構網(wǎng)絡的點覆蓋 . 18

3.1.1點覆蓋的概率 . 19

3.1.2完全覆蓋與點覆蓋的比較 20

3.1.3節(jié)點以一定概率工作下的點覆蓋的概率 20

3.1.4邊界效應的分析 . 22

3.2異構網(wǎng)絡的點覆蓋 . 25

3.2.1點覆蓋的概率 . 25

3.2.2性能與成本的優(yōu)化 26

3.3仿真實驗 29

3.3.1同構網(wǎng)絡的仿真實驗 . 29

3.3.2異構網(wǎng)絡的仿真實驗 . 31

隨機部署無線傳感器網(wǎng)絡
3.4總結 . 33

第 4章比例覆蓋配置 34

4.1基于定位的比例覆蓋配置 . 34

4.1.1責任區(qū)域的概念及性質 . 35

4.1.2比例覆蓋配置協(xié)議 38

4.1.3仿真實驗 . 39

4.2免定位的比例覆蓋配置 42

4.2.1責任區(qū)域 . 42

4.2.2站崗協(xié)議 . 44

4.2.3仿真實驗 . 46

4.3總結 . 49

第 5章動態(tài)目標的探測. 50

5.1節(jié)點狀態(tài)切換機制 . 50

5.2動態(tài)目標探測的性能分析 . 51

5.2.1單個傳感器的探測概率 . 51

5.2.2給定路徑下的目標探測概率 . 54

5.2.3探測到目標的傳感器節(jié)點的個數(shù) 56

5.3應用實例 57

5.3.1森林火災監(jiān)測系統(tǒng)設計 . 57

5.3.2邊境監(jiān)測系統(tǒng)設計與優(yōu)化 58

5.4總結 . 61

第 6章傳感器網(wǎng)絡的隨機調度算法 63

6.1網(wǎng)絡模型描述 . 63

6.2隨機調度機制 . 64

6.2.1能耗分析 . 64

6.2.2工作概率的動態(tài)調節(jié) . 66

6.2.3時間同步與網(wǎng)絡連通性 . 68

6.2.4調度算法性能測試 68

6.3節(jié)點故障模型下的調度機制 . 72

6.3.1節(jié)點發(fā)生故障的模型 . 72

6.3.2考慮節(jié)點故障的調度算法 73

6.4網(wǎng)絡性能的改進 75

6.4.1動態(tài)工作概率的修正 . 75

6.4.2周期長度的選取 . 76

6.4.3仿真實驗 . 77

6.5總結 . 78

目錄
第 7章概率轉發(fā)路由協(xié)議 . 79

7.1路由協(xié)議 79

7.1.1常見網(wǎng)絡拓撲結構 80

7.1.2路由協(xié)議的研究現(xiàn)狀 . 82

7.2概率轉發(fā)模型 . 83

7.2.1概率轉發(fā)協(xié)議描述 84

7.2.2轉發(fā)概率分析 . 84

7.3仿真軟件 ns2與 ProFor的仿真 87

7.3.1仿真軟件 ns2. 87

7.3.2 ProFor的仿真 . 89

7.4 ProFor的仿真結果及其分析 93

7.4.1概率轉發(fā)的仿真過程 . 93

7.4.2單次轉發(fā) . 94

7.4.3概率轉發(fā)的仿真結果 . 94

7.5總結 . 97

第 8章概率轉發(fā)協(xié)議的擴展 98

8.1考慮丟包率的概率轉發(fā)協(xié)議 . 98

8.1.1轉發(fā)概率分析 . 99

8.1.2仿真結果分析 . 100

8.1.3誤碼率對數(shù)據(jù)傳輸成功率的影響 105

8.2數(shù)據(jù)包合并轉發(fā)機制 . 105

8.2.1合并轉發(fā)機制分析 106

8.2.2數(shù)據(jù)包合并的仿真 108

8.3概率轉發(fā)協(xié)議的節(jié)點能耗 . 109

8.3.1同源節(jié)點轉發(fā)的分析 . 109

8.3.2轉發(fā)次數(shù)的仿真統(tǒng)計與分析 . 110

8.3.3關于節(jié)點轉發(fā)次數(shù)的總結 113

8.4節(jié)點狀態(tài)切換與多基站 113

8.4.1節(jié)點狀態(tài)切換機制 113

8.4.2關于基站的討論 . 114

8.5總結 . 115

第 9章基于能量強度的多目標聲源定位 . 116

9.1目標定位與跟蹤的研究現(xiàn)狀 . 117

9.2目標個數(shù)已知的多目標定位 . 119

9.2.1聲音能量強度測量模型 . 120

9.2.2基于最大似然估計的多目標定位 121

9.2.3基于目標初始化的多目標定位算法 . 123

隨機部署無線傳感器網(wǎng)絡
9.2.4多目標定位算法的仿真與分析 . 126

9.3目標個數(shù)的估計問題 . 128

9.3.1基于聚類的目標個數(shù)的估計 . 129

9.3.2基于模型最小描述長度的目標個數(shù)估計 135

9.3.3目標個數(shù)估計的仿真與分析 . 137

9.4總結 . 139

第 10章實驗研究：目標定位方法 140

10.1 MICA系統(tǒng) . 140

10.1.1 MICA的硬件系統(tǒng) . 140

10.1.2 TinyOS軟件系統(tǒng) 142

10.1.3網(wǎng)絡和基站的接口實現(xiàn) 143

10.2常用的目標定位方法 143

10.2.1基于測距的目標定位方法 . 143

10.2.2免測距的目標定位方法 144

10.3三種測距方法的實驗結果 . 145

10.3.1利用電磁波信號強度測距 . 145

10.3.2利用聲音信號強度測距 146

10.3.3利用聲音信號的傳播時間測距 147

10.4不同定位方法的實驗結果 . 148

10.4.1基于測距的定位方法 148

10.4.2免測距的定位方法 . 149

10.5總結 . 150

參考文獻 . 151