项目名称: 基于双线策略的高亏格三维曲面传感器网络的分布式数据存储与查询机制研究

项目编号: No.61502192

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 王琛

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 近年来频繁发生的高层楼宇火灾、煤矿爆炸、输油管泄漏等事故引起了研究人员对一类布放在三维空间表面的传感器网络的重视。这类传感器网络由于具有较为复杂的拓扑,且通常有多个亏格(即“孔洞”),因而被称为高亏格三维曲面传感器网络。本项目主要研究高亏格三维曲面传感器网络的分布式数据存储与查询机制。拟基于双线存储与查询策略,首先揭示基于连续测地曲线的高亏格曲面网络的等值线所具有的连通性、封闭性及其普适条件,并以等值线为基础构建网络的数据存储曲线;然后引入拓扑识别和计算几何的相关理论,利用网络的几何特征,实现基于亏格识别的网络分解,并在此基础上设计网络的数据查询曲线,从而保证数据存储的负载均衡性、数据查询的距离敏感性和节点操作的局部性。本项目的研究有助于加深对高亏格曲面网络几何特征的理解,带来观念上的新认识;同时也为推动高亏格三维曲面传感器监测预警网络的研发提供重要的技术储备和理论依据。

中文关键词: 高亏格;三维曲面传感器网络;数据存储与查询;双线策略;几何/拓扑方法

英文摘要: In recent years, frequently occurred accidents such as high-rise building fires, coal-mine explosions and petroleum pipeline leakages, cause heightened concerns on a kind of wireless sensor networks (WSNs) where sensors are typically deployed in complex-connected 3D surfaces. This kind of WSNs is often of a complex-connected 3D setting and has non-trivial topology, possibly with high genus (i.e., multiple handles), and thus is called high genus 3D surface WSNs. In this research, we focus on distributed data storage and retrieval scheme in high genus 3D surface WSNs. Our scheme is based on duble rulings method. We first reveals the properties of connectivity, closedness, as well as their universal conditions of the iso-contours of high genus 3D surface WSNs based on the continuous geodesic patterns, where the data storage curve is constructed on the basis of the iso-contours. Then the theories of topology identification and computational geometry are introduced to achieve genus identification based network decomposition, using geometry features of the network. On this basis, the data retrieval curve is designed so as to ensure the load balance of data storage, the distance sensitivity of data retrieval, and the locality of node operation. This research will help to get better understandings and bring new views of the geometry features of high genus 3D surface WSNs; it will also provide important technical reserve and theoretical foundations for the development of high genus 3D surface monitoring and early-warning networks.

英文关键词: High Genus;3D Surface WSNs;Data Storage and Retrieval;Double Rulings;Geometric/Topological Methods

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