高可靠海上無線傳感器網絡拓撲優(yōu)化研究.pdf

1、“21世紀海上絲綢之路”及“十三五建設海洋強國戰(zhàn)略”的提出，對海上通信網絡全方位覆蓋、海上信息監(jiān)測等提出更高要求。其中海上傳感網監(jiān)測技術為海洋運輸業(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，針對海上環(huán)境復雜惡劣的問題，研究具有高可靠性的海上傳感網絡的部署與拓撲優(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)傳感器網絡在海上監(jiān)測中拓撲結構的特點和不足，針對海上部署環(huán)境惡劣、傳感網絡能量消耗不均衡的問題，改進了傳統(tǒng)傳感器網絡的架構模型，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(SPMM)的架構模型。在此基礎上，考慮到提高信息傳輸的可靠性、網絡壽命等問題，建立了基于能量收集型傳感器的雙鏈路分級傳感器網絡(DPMM)架構模型。
　　其次，綜合考慮影響海上傳感網部署以及網絡拓撲的因素，包括網絡的連通性、容量、能耗、

3、網絡建設成本等，以最小化網絡建設成本為目標，同時保證網絡性能，分別基于SPMM、DPMM兩種網絡架構建立數學規(guī)劃模型。在一系列小規(guī)模場景中，調用線性求解器Gurobi進行求解，驗證數學模型的正確性。同時增大場景的規(guī)模，測試數學規(guī)劃模型的可擴展性。此外，根據Gurobi的求解結果，對比分析了兩種網絡架構的可靠性。結果顯示DPMM的網絡架構模型具有更高的可靠性。
　　最后，針對Gurobi在求解大規(guī)模網絡部署場景中存在的“維數災難”問