移动传感器网络拓扑重构和任务协同机制

本书系统地介绍了移动传感器网络拓扑重构和任务协同机制的研究现状以及存在的问题，从覆盖性（气体泄漏监测场景）和连通性（高速公路场景）方面提出了两种网络拓扑重构方法，并针对移动多媒体传感器网络和移动可充电传感器网络提出了两种任务协同方法。本书较系统地研究了移动传感器网络的覆盖、能耗、负载均衡及任务处理等问题，可为移动物联网在复杂环境中的广泛应用提供参考。 本书既适合普通高等学校物联网工程、计算机、电子、通信和自动化等信息技术专业的本科生阅读，也能够满足从事移动物联网和传感器网络研究的硕士生、博士生、教师及相关科研人员的使用需求。

无

第1 章 绪论 1 1.1 研究背景和意义 2 1.2 研究内容 4 1.3 本书组织结构 6 1.4 本章小结 8 第2 章 移动传感器网络拓扑重构和任务协同综述 9 2.1 移动传感器网络拓扑重构 10 2.1.1 无线传感器网络拓扑重构定义与要求 10 2.1.2 无线传感器网络拓扑重构目标 11 2.1.3 无线传感器网络拓扑重构经典方法 13 2.1.4 移动传感器网络拓扑重构研究现状 15 2.1.5 存在的问题 21 2.2 移动传感器网络任务协同 22 2.2.1 移动多媒体传感器网络任务协同研究现状 22 2.2.2 移动可充电传感器网络任务协同研究现状 25 2.2.3 存在的问题 28 2.3 本章小结 28 第3 章 面向气体泄漏监测的MWSNs 虚拟力3D 拓扑重构机制 29 3.1 引言 30 3.2 系统模型 31 3.2.1 假设与定义 31 3.2.2 气体扩散模型 32 3.2.3 虚拟力模型 34 3.2.4 本章主要符号表 37 3.3 基于虚拟力的无线传感器网络3D 自组织拓扑重构算法 40 3.3.1 距离阈值设置 40 3.3.2 固定Sink 节点的处理 41 3.3.3 GRSS 算法 42 3.4 基于虚拟力的无线传感器网络分层优先级3D 拓扑重构算法 42 3.4.1 分层优先级 43 3.4.2 传感器节点的分配 44 3.4.3 各层传感器的虚拟力模型 45 3.4.4 各层的距离阈值设置 47 3.4.5 移动Sink 节点的处理 47 3.4.6 PRSS 算法 49 3.5 实验分析 50 3.5.1 气体扩散仿真分析 51 3.5.2 覆盖率仿真分析 52 3.5.3 移动距离仿真分析 55 3.5.4 网络能耗和网络生存时间仿真分析 56 3.6 本章小结 58 第4 章 高速公路场景下基于预测的VSNs 拓扑重构机制 59 4.1 引言 60 4.2 网络拓扑模型 62 4.2.1 假设与定义 62 4.2.2 网络拓扑分析 62 4.2.3 本章主要符号表 65 4.3 基于停留时间的VSNs 拓扑重构算法 67 4.3.1 VSNs 拓扑重构流程 67 4.3.2 VSNs 拓扑重构的负载均衡机制 68 4.3.3 CRSR 算法描述 70 4.4 基于预测的VSNs 拓扑重构算法 71 4.4.1 拓扑模型 71 4.4.2 基于延迟容忍的预存储机制 72 4.4.3 传感器网络能耗模型 72 4.4.4 邻居传感器节点路径能耗评估模型 73 4.4.5 基于预测的VSNs 拓扑重构算法 74 4.4.6 CRSP 算法描述 75 4.5 实验分析 76 4.6 本章小结 82 第5 章 移动多媒体传感器网络的图像压缩任务协同机制 84 5.1 引言 85 5.2 任务协同网络模型 86 5.2.1 假设与定义 86 5.2.2 任务协同联盟 87 5.2.3 任务协同网络拓扑结构 88 5.2.4 本章主要符号表 90 5.3 基于TSPT 的多轮图像压缩任务协同分解机制 92 5.3.1 任务分解原则 92 5.3.2 任务分解约束 93 5.3.3 奇异值分解的图像压缩方法 94 5.3.4 基于TSPT 的多轮图像压缩任务协同分解算法 94 5.3.5 算法描述 96 5.4 基于动态联盟的图像压缩任务协同分配机制 98 5.4.1 图像压缩任务分配指标 98 5.4.2 问题模型 99 5.4.3 问题求解过程 101 5.4.4 基于动态联盟的图像压缩任务协同分配算法 102 5.5 实验分析 103 5.5.1 ATDA 算法的收敛性分析 105 5.5.2 ATDA 算法的性能分析 106 5.6 本章小结 109 第6 章 基于哈密尔顿路径的MWRSNs 充电任务协同机制 110 6.1 引言 111 6.2 系统模型 112 6.2.1 无线可充电传感器网络模型 112 6.2.2 无线可充电传感器网络能耗模型 114 6.2.3 评价指标 115 6.2.4 本章主要符号表 115 6.3 基于哈密尔顿路径的MWRSNs 充电任务协同算法 117 6.3.1 算法流程 117 6.3.2 充电任务调度请求 118 6.3.3 确定MC 的停留位置 119 6.3.4 确定充电传感器集合及其充电电量 121 6.3.5 确定停等充电传感器集合及停等位置 122 6.3.6 建立哈密尔顿路径 125 6.3.7 MC 和停等充电传感器节点的协作充电 127 6.4 实验分析 130 6.4.1 仿真参数设置 130 6.4.2 算法性能分析 131 6.5 本章小结 136 后 记 137 附 录 主要符号说明 139 参考文献 141