项目名称: 海上搜救无线传感网的动态拓扑及时空随机覆盖机理研究

项目编号: No.51279099

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 水利工程

项目作者: 吴华锋

作者单位: 上海海事大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 针对海上搜救中目标搜寻困难的问题,研究将无线传感网应用于海上搜救以实现搜救目标的主动示位,而恶劣气候及海况等环境因素使网络具有拓扑的高度动态性及覆盖的时空随机性,为此本研究在深入分析海上搜救应用需求及环境特殊性的基础上着重从三个方面来展开:首先,应用复杂网络理论建立海上搜救无线传感网的复杂网络模型,并针对节点的动态性提出一种基于最小生成树算法的动态自适应拓扑控制机制;然后,引入社会力的概念建立搜救目标的群组力移动模型,并以此为基础分析目标节点的时空随机覆盖行为统计规律,以建立多约束条件下的时空随机覆盖模型;最后,基于该模型提出一种基于粒子群算法的多维分配时空随机覆盖算法,同时针对节点的加入与退出建立起搜救的局域世界网络演化模型以优化覆盖。本研究对提高海上搜救效率、推动无线传感网在海事安全保障领域的应用有着积极的作用,同时对于丰富恶劣环境中无线传感网的基础理论也具有重要的科学意义和学术价值。

中文关键词: 海上搜救;拓扑控制;无线传感网;物联网;网络覆盖

英文摘要: This project focuses on the study of application of Wireless Sensor Network techniques in Maritime Search and Rescue which faces the problem of search difficulty to realize the automatic position indication of searching subject. However it is difficult to solve the problems of dynamics of network topology and Temporal and Spatial Randomness of coverage in rough sea conditions. After the in-deep analysis of application demands and particularity of maritime environment, this work proceeds with the following aspects: firstly complex network theory is used to set up complex network model for the Wireless Sensor Network of Maritime Search and Rescue. And a dynamic self-adaptive Minimal Spanning Tree (MST) based Network Topology Algorithm is proposed to deal with the problem of network's poor robustness. Secondly, concept of social force is introduced to establish group power mobile model for searching objects. Then after revealing the statistical laws of Temporal and Spatial Random Coverage of nodes, a novel Temporal and Spatial Random Coverage Model (TSRCM) under multiple constraints is presented. Lastly, on the basis of TSRCM, Multidimensional Assignment Coverage Algorithm (MACA) based on Particle Swarm Optimization Algorithm (PSOA) is proposed. Local World Network Model is set up to better the coverage ratio of MA

英文关键词: Maritime Search and Rescue;Wireless Sensor Network;Internet-of-things;Topology Control;Network Coverage

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