基于博弈論的UWSNs拓撲控制技術研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡由大量具有通信與計算能力的傳感器節(jié)點自組織構成，可用于實時監(jiān)測、感知和采集目標對象的信息。隨著近年來傳感技術、無線通信技術和微機電系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡日趨發(fā)展成熟，被應用到越來越多的領域。水下無線傳感器網(wǎng)絡作為傳感器網(wǎng)絡在水下環(huán)境中的一種延伸，能夠廣泛地應用于水環(huán)境監(jiān)測、海洋信息收集、海洋資源探測、沿海地區(qū)防御、軍事入侵檢測、輔助導航等眾多水下場景，在水體監(jiān)測和開發(fā)中發(fā)揮著重要的作用，受到了國內外研究機構和政

2、府部門的廣泛關注，相關研究人員進行了大量的研究工作，積極推動著水下無線傳感器網(wǎng)絡的技術發(fā)展和實際應用。
　　水下無線傳感器網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲是上層協(xié)議的運行平臺，拓撲結構的優(yōu)化可以提高路由協(xié)議的效率，還能為數(shù)據(jù)融合、時間同步、目標定位和移動管理等提供技術支撐，對延長網(wǎng)絡的生命周期也有較大的影響。水下環(huán)境復雜多變，水流和海風等因素會加劇水下通信的干擾，引發(fā)連通受損和節(jié)點失效，因此高效的拓撲控制技術至關重要。
　　本文在分析了現(xiàn)有的

3、無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制技術的基礎上，基于水下傳感器節(jié)點能量有限性和節(jié)點自組織的情況，提出了基于博弈論的水下無線傳感器網(wǎng)絡拓撲連通方法和拓撲覆蓋方法。首先提出了一個基于非合作博弈的拓撲控制及路由轉發(fā)方法，通過制定節(jié)點之間的有效數(shù)據(jù)轉發(fā)策略來優(yōu)化網(wǎng)絡結構，均衡節(jié)點能量。然后提出了一個基于順序博弈的覆蓋控制方法，通過節(jié)點感知功率的控制在完成目標區(qū)域覆蓋的同時減少節(jié)點能耗，延長網(wǎng)絡的生存時間。最后本文對所提出的算法進行了理論分析和實驗仿真，理論

4、分析與仿真結果表明，本文所提出的拓撲控制方法在保證網(wǎng)絡拓撲有效性的同時可以降低傳感器節(jié)點的能耗，均衡網(wǎng)絡中節(jié)點的能量。
　　本文以水下無線傳感器網(wǎng)絡為背景，針對水下環(huán)境和水下傳感器節(jié)點的特性，研究了水下無線傳感器網(wǎng)絡拓撲控制問題，所提出的水下無線傳感器網(wǎng)絡拓撲連通算法和拓撲覆蓋算法能夠有效地優(yōu)化網(wǎng)絡的拓撲結構，均衡網(wǎng)絡中節(jié)點的能量，延長網(wǎng)絡的生命周期，適用于各種水下應用場景，并且能夠針對各種場景的不同需求進行調整適應，可以為水下無