面向應(yīng)急協(xié)同的移動(dòng)傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)傳感網(wǎng)是一種傳感器節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)的無線傳感網(wǎng)。傳感器節(jié)點(diǎn)通常可部署在移動(dòng)載體上，在移動(dòng)過程中進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。由于不需要預(yù)設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施以及機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，移動(dòng)傳感網(wǎng)可廣泛應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、戰(zhàn)場(chǎng)偵察與監(jiān)視、反恐維穩(wěn)、生態(tài)與自然環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域及突發(fā)場(chǎng)合，相應(yīng)成為當(dāng)今工業(yè)界和學(xué)術(shù)界高度關(guān)注、非常具有挑戰(zhàn)性的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。
　　數(shù)據(jù)傳輸主要解決移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)間的信息交流問題，是移動(dòng)傳感網(wǎng)研究的重要方向。由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，移動(dòng)

2、傳感網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系會(huì)動(dòng)態(tài)變化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸方式由傳統(tǒng)靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的單純轉(zhuǎn)發(fā)演變?yōu)椤按鎯?chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”，相應(yīng)帶來數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的極大挑戰(zhàn)。通常，移動(dòng)傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸主要基于歷史交互信息進(jìn)行，存在數(shù)據(jù)傳輸延遲大、能耗高等不足，很少考慮通過利用位置信息提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。?shí)際上，可以利用靜態(tài)傳感器的自定位技術(shù)準(zhǔn)確定位移動(dòng)傳感器的位置，并在此基礎(chǔ)上通過一定策略挑選合適的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)提高移動(dòng)傳感網(wǎng)的單播和組播路由效能。因此，本文面向應(yīng)急協(xié)同

3、環(huán)境，針對(duì)移動(dòng)傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的三個(gè)關(guān)鍵問題開展研究，包括設(shè)計(jì)高效的定位算法、單播路由協(xié)議和組播路由協(xié)議，主要包括以下內(nèi)容：
　?。?）提出了基于成對(duì) RSSI的移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)定位算法 LPUR。針對(duì)現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)定位算法存在的問題，本文提出了一種基于成對(duì)RSSI的移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)定位算法（Locatingwith Pairwise Uncertainty of RSSI，LPUR），利用成對(duì)已知位置的靜態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)在一個(gè)短時(shí)隙內(nèi)感知的被

4、定為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，根據(jù)所有成對(duì)節(jié)點(diǎn)感知信號(hào)強(qiáng)度大小關(guān)系的概率，構(gòu)建移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置的規(guī)劃問題，并通過最小二乘法求解得到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)位置。LPUR利用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收成對(duì)靜態(tài)節(jié)點(diǎn)的RSSI大小關(guān)系的概率作為定位依據(jù)，降低了節(jié)點(diǎn) RSSI進(jìn)行絕對(duì)距離測(cè)量的誤差以及RSSI非對(duì)稱性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LPUR相比同類的其他算法具有更強(qiáng)的靈活性和更高的定位精度。
　?。?）提出了基于預(yù)測(cè)的地理單播路由算法GeoRescue和基于能量感知

5、的傳輸控制策略。當(dāng)移動(dòng)傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，現(xiàn)有基于地理位置的單播路由算法在選擇下一跳節(jié)點(diǎn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)誤差。針對(duì)這個(gè)問題，本文通過節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前位置與移動(dòng)方向，計(jì)算節(jié)點(diǎn)下一時(shí)刻可能出現(xiàn)的位置，提出了基于預(yù)測(cè)的地理單播路由算法。此外，本文分析了單純的位置預(yù)測(cè)算法可能導(dǎo)致的“跳數(shù)災(zāi)難”問題，從節(jié)約能耗的角度出發(fā)，提出了基于能量感知的傳輸控制策略，對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)條件做了進(jìn)一步限制，以此來控制節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提算法在投

6、遞成功率、路由延時(shí)、轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)和節(jié)點(diǎn)負(fù)載等方面優(yōu)于現(xiàn)有算法，尤其是顯著改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)能耗。
　?。?）提出了一種基于地理位置預(yù)判的移動(dòng)傳感網(wǎng)組播路由協(xié)議MPGP。移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的連接具有間歇連通性和延遲長(zhǎng)等特性，而地理位置服務(wù)是移動(dòng)傳感網(wǎng)中非常重要的一種服務(wù)。現(xiàn)有的許多研究工作不能充分利用地理位置服務(wù)帶來的好處，并且沒有充分挖掘網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的個(gè)體移動(dòng)性和群組移動(dòng)性。針對(duì)這些問題，本文利用提供的地理位置服務(wù)，并且針對(duì)組移動(dòng)模型在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)