随机部署无线传感器网络

第 1章绪论 .1

1.1无线传感器网络概述 .1

1.2无线传感器网络的研究内容 .3

1.3无线传感器网络的应用 6

1.4本书的内容与结构 .8

第 2章无线传感器网络覆盖问题 .9

2.1覆盖问题的几个要素 .9

2.1.1节点的感知模型 .9

2.1.2覆盖类型 . 10

2.1.3节点的部署方式 . 10

2.1.4节点的调度方式 . 11

2.2覆盖问题的研究现状 . 12

2.2.1基于节点位置信息的覆盖配置 . 13

2.2.2基于节点工作概率的覆盖配置 . 15

2.2.3基于局部环境信息的覆盖配置 . 16

2.2.4动态目标探测和异构网络 16

2.3覆盖问题的难点 17

第 3章随机部署网络覆盖性能. 18

3.1同构网络的点覆盖 . 18

3.1.1点覆盖的概率 . 19

3.1.2完全覆盖与点覆盖的比较 20

3.1.3节点以一定概率工作下的点覆盖的概率 20

3.1.4边界效应的分析 . 22

3.2异构网络的点覆盖 . 25

3.2.1点覆盖的概率 . 25

3.2.2性能与成本的优化 26

3.3仿真实验 29

3.3.1同构网络的仿真实验 . 29

3.3.2异构网络的仿真实验 . 31

随机部署无线传感器网络
3.4总结 . 33

第 4章比例覆盖配置 34

4.1基于定位的比例覆盖配置 . 34

4.1.1责任区域的概念及性质 . 35

4.1.2比例覆盖配置协议 38

4.1.3仿真实验 . 39

4.2免定位的比例覆盖配置 42

4.2.1责任区域 . 42

4.2.2站岗协议 . 44

4.2.3仿真实验 . 46

4.3总结 . 49

第 5章动态目标的探测. 50

5.1节点状态切换机制 . 50

5.2动态目标探测的性能分析 . 51

5.2.1单个传感器的探测概率 . 51

5.2.2给定路径下的目标探测概率 . 54

5.2.3探测到目标的传感器节点的个数 56

5.3应用实例 57

5.3.1森林火灾监测系统设计 . 57

5.3.2边境监测系统设计与优化 58

5.4总结 . 61

第 6章传感器网络的随机调度算法 63

6.1网络模型描述 . 63

6.2随机调度机制 . 64

6.2.1能耗分析 . 64

6.2.2工作概率的动态调节 . 66

6.2.3时间同步与网络连通性 . 68

6.2.4调度算法性能测试 68

6.3节点故障模型下的调度机制 . 72

6.3.1节点发生故障的模型 . 72

6.3.2考虑节点故障的调度算法 73

6.4网络性能的改进 75

6.4.1动态工作概率的修正 . 75

6.4.2周期长度的选取 . 76

6.4.3仿真实验 . 77

6.5总结 . 78

目录
第 7章概率转发路由协议 . 79

7.1路由协议 79

7.1.1常见网络拓扑结构 80

7.1.2路由协议的研究现状 . 82

7.2概率转发模型 . 83

7.2.1概率转发协议描述 84

7.2.2转发概率分析 . 84

7.3仿真软件 ns2与 ProFor的仿真 87

7.3.1仿真软件 ns2. 87

7.3.2 ProFor的仿真 . 89

7.4 ProFor的仿真结果及其分析 93

7.4.1概率转发的仿真过程 . 93

7.4.2单次转发 . 94

7.4.3概率转发的仿真结果 . 94

7.5总结 . 97

第 8章概率转发协议的扩展 98

8.1考虑丢包率的概率转发协议 . 98

8.1.1转发概率分析 . 99

8.1.2仿真结果分析 . 100

8.1.3误码率对数据传输成功率的影响 105

8.2数据包合并转发机制 . 105

8.2.1合并转发机制分析 106

8.2.2数据包合并的仿真 108

8.3概率转发协议的节点能耗 . 109

8.3.1同源节点转发的分析 . 109

8.3.2转发次数的仿真统计与分析 . 110

8.3.3关于节点转发次数的总结 113

8.4节点状态切换与多基站 113

8.4.1节点状态切换机制 113

8.4.2关于基站的讨论 . 114

8.5总结 . 115

第 9章基于能量强度的多目标声源定位 . 116

9.1目标定位与跟踪的研究现状 . 117

9.2目标个数已知的多目标定位 . 119

9.2.1声音能量强度测量模型 . 120

9.2.2基于最大似然估计的多目标定位 121

9.2.3基于目标初始化的多目标定位算法 . 123

随机部署无线传感器网络
9.2.4多目标定位算法的仿真与分析 . 126

9.3目标个数的估计问题 . 128

9.3.1基于聚类的目标个数的估计 . 129

9.3.2基于模型最小描述长度的目标个数估计 135

9.3.3目标个数估计的仿真与分析 . 137

9.4总结 . 139

第 10章实验研究：目标定位方法 140

10.1 MICA系统 . 140

10.1.1 MICA的硬件系统 . 140

10.1.2 TinyOS软件系统 142

10.1.3网络和基站的接口实现 143

10.2常用的目标定位方法 143

10.2.1基于测距的目标定位方法 . 143

10.2.2免测距的目标定位方法 144

10.3三种测距方法的实验结果 . 145

10.3.1利用电磁波信号强度测距 . 145

10.3.2利用声音信号强度测距 146

10.3.3利用声音信号的传播时间测距 147

10.4不同定位方法的实验结果 . 148

10.4.1基于测距的定位方法 148

10.4.2免测距的定位方法 . 149

10.5总结 . 150

参考文献 . 151