高可靠海上無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化研究.pdf

1、“21世紀(jì)海上絲綢之路”及“十三五建設(shè)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略”的提出，對海上通信網(wǎng)絡(luò)全方位覆蓋、海上信息監(jiān)測等提出更高要求。其中海上傳感網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)為海洋運輸業(yè)、油氣勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測提供了有力的技術(shù)支撐和保障，具有成本低、部署靈活、受環(huán)境影響小的特點，特別是對海上重點區(qū)域監(jiān)測具有巨大優(yōu)勢。本文以海上重點區(qū)域監(jiān)測為目標(biāo)，針對海上環(huán)境復(fù)雜惡劣的問題，研究具有高可靠性的海上傳感網(wǎng)絡(luò)的部署與拓?fù)鋬?yōu)化問題，主要工作分為以下幾個方面:
　　首先，本文深

2、入研究了傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)在海上監(jiān)測中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點和不足，針對海上部署環(huán)境惡劣、傳感網(wǎng)絡(luò)能量消耗不均衡的問題，改進(jìn)了傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)模型，引入了海上匯聚節(jié)點、簇傳感器節(jié)點，建立了單鏈路分級傳感網(wǎng)(SPMM)的架構(gòu)模型。在此基礎(chǔ)上，考慮到提高信息傳輸?shù)目煽啃?、網(wǎng)絡(luò)壽命等問題，建立了基于能量收集型傳感器的雙鏈路分級傳感器網(wǎng)絡(luò)(DPMM)架構(gòu)模型。
　　其次，綜合考慮影響海上傳感網(wǎng)部署以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊蛩?，包括網(wǎng)絡(luò)的連通性、容量、能耗、

3、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本等，以最小化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本為目標(biāo)，同時保證網(wǎng)絡(luò)性能，分別基于SPMM、DPMM兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立數(shù)學(xué)規(guī)劃模型。在一系列小規(guī)模場景中，調(diào)用線性求解器Gurobi進(jìn)行求解，驗證數(shù)學(xué)模型的正確性。同時增大場景的規(guī)模，測試數(shù)學(xué)規(guī)劃模型的可擴(kuò)展性。此外，根據(jù)Gurobi的求解結(jié)果，對比分析了兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的可靠性。結(jié)果顯示DPMM的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型具有更高的可靠性。
　　最后，針對Gurobi在求解大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)部署場景中存在的“維數(shù)災(zāi)難”問