基于HAP的海洋監(jiān)測傳感網節(jié)點部署研究.pdf

1、隨著智慧海洋工程的逐步推進，現(xiàn)有基于海事衛(wèi)星的遠海監(jiān)測網絡在帶寬、時延上已經不能滿足海洋監(jiān)測的需求，這對海洋監(jiān)測傳感網絡(Marine Monitoring Sensor Network，MMSN)提出了更高更快的要求。HAP是一種易部署、可循環(huán)利用、費用低廉、覆蓋廣泛的近地通信平臺。使用HAP代替衛(wèi)星作為遠海監(jiān)測網絡的通信中繼可以為傳感監(jiān)測網提供可觀的帶寬、較低的時延以及穩(wěn)定的信號傳輸。距地面21km的高度也可以降低網絡能耗提高網絡壽

2、命。雖然HAP概念提出的較早，但針對具體環(huán)境約束的部署研究還很少。本文針對基于HAP的海洋傳感監(jiān)測網絡，研究其部署和優(yōu)化問題，該問題對于部署建設陸?？找惑w化的海洋傳感監(jiān)測網絡具有較高的現(xiàn)實意義和理論價值。
　　首先，本文提出了一種基于HAP的海洋監(jiān)測傳感網絡(HAP-based Marine Monitoring Sensor Network，HMMSN)構架。該構架通過HAP構建遠程傳輸網絡，實現(xiàn)監(jiān)測信息實時高效的跨區(qū)域傳輸，克

3、服了衛(wèi)星傳輸延遲高、帶寬緊張的不足，實現(xiàn)了對遠海多區(qū)域的大面積覆蓋。
　　其次，針對HMMSN網絡中傳感節(jié)點能量受限、部署環(huán)境復雜惡劣的特點，本文提出了一種以最大化網絡壽命為首要目標、最小化網絡能耗為次要目標的多目標線性優(yōu)化問題。并對該問題進行了數(shù)學抽象和建模，綜合考慮了網絡的覆蓋、連通性和可靠性，以數(shù)據(jù)傳輸為核心建立了多目標線性規(guī)劃數(shù)學模型。本文利用Gurobi優(yōu)化器對不同規(guī)模的網絡部署問題進行優(yōu)化求解，驗證數(shù)學模型的正確性。<