本書介紹無線傳感器網絡的覆蓋, 目標探測及跟蹤問題的研究成果。針對由節點隨機布撒而形成的無線傳感器網絡的覆蓋性能, 動態目標探測及跟蹤以及網絡性能優化等問題作了深入系統的研究。書中大部分內容是作者近年來在無線傳感器網絡領域的研究成果。主要內容包括: 網絡覆蓋, 節點工作模式, 動態目標探測, 運動目標的跟蹤等內容; 另外, 對無線傳感器網絡的性能和壽命與節點的數目和工作模式作了理論分析和優化。
第 1章緒論 .1
1.1無線傳感器網絡概述 .1
1.2無線傳感器網絡的研究內容 .3
1.3無線傳感器網絡的應用 6
1.4本書的內容與結構 .8
第 2章無線傳感器網絡覆蓋問題 .9
2.1覆蓋問題的幾個要素 .9
2.1.1節點的感知模型 .9
2.1.2覆蓋類型 . 10
2.1.3節點的部署方式 . 10
2.1.4節點的調度方式 . 11
2.2覆蓋問題的研究現狀 . 12
2.2.1基于節點位置信息的覆蓋配置 . 13
2.2.2基于節點工作概率的覆蓋配置 . 15
2.2.3基于局部環境信息的覆蓋配置 . 16
2.2.4動態目標探測和異構網絡 16
2.3覆蓋問題的難點 17
第 3章隨機部署網絡覆蓋性能. 18
3.1同構網絡的點覆蓋 . 18
3.1.1點覆蓋的概率 . 19
3.1.2完全覆蓋與點覆蓋的比較 20
3.1.3節點以—定概率工作下的點覆蓋的概率 20
3.1.4邊界效應的分析 . 22
3.2異構網絡的點覆蓋 . 25
3.2.1點覆蓋的概率 . 25
3.2.2性能與成本的優化 26
3.3仿真實驗 29
3.3.1同構網絡的仿真實驗 . 29
3.3.2異構網絡的仿真實驗 . 31
隨機部署無線傳感器網絡
3.4總結 . 33
第 4章比例覆蓋配置 34
4.1基于定位的比例覆蓋配置 . 34
4.1.1責任區域的概念及性質 . 35
4.1.2比例覆蓋配置協議 38
4.1.3仿真實驗 . 39
4.2免定位的比例覆蓋配置 42
4.2.1責任區域 . 42
4.2.2站崗協議 . 44
4.2.3仿真實驗 . 46
4.3總結 . 49
第 5章動態目標的探測. 50
5.1節點狀態切換機制 . 50
5.2動態目標探測的性能分析 . 51
5.2.1單個傳感器的探測概率 . 51
5.2.2給定路徑下的目標探測概率 . 54
5.2.3探測到目標的傳感器節點的個數 56
5.3應用實例 57
5.3.1森林火災監測系統設計 . 57
5.3.2邊境監測系統設計與優化 58
5.4總結 . 61
第 6章傳感器網絡的隨機調度算法 63
6.1網絡模型描述 . 63
6.2隨機調度機制 . 64
6.2.1能耗分析 . 64
6.2.2工作概率的動態調節 . 66
6.2.3時間同步與網絡連通性 . 68
6.2.4調度算法性能測試 68
6.3節點故障模型下的調度機制 . 72
6.3.1節點發生故障的模型 . 72
6.3.2考慮節點故障的調度算法 73
6.4網絡性能的改進 75
6.4.1動態工作概率的修正 . 75
6.4.2周期長度的選取 . 76
6.4.3仿真實驗 . 77
6.5總結 . 78
目錄
第 7章概率轉發路由協議 . 79
7.1路由協議 79
7.1.1常見網絡拓撲結構 80
7.1.2路由協議的研究現狀 . 82
7.2概率轉發模型 . 83
7.2.1概率轉發協議描述 84
7.2.2轉發概率分析 . 84
7.3仿真軟件 ns2與 ProFor的仿真 87
7.3.1仿真軟件 ns2. 87
7.3.2 ProFor的仿真 . 89
7.4 ProFor的仿真結果及其分析 93
7.4.1概率轉發的仿真過程 . 93
7.4.2單次轉發 . 94
7.4.3概率轉發的仿真結果 . 94
7.5總結 . 97
第 8章概率轉發協議的擴展 98
8.1考慮丟包率的概率轉發協議 . 98
8.1.1轉發概率分析 . 99
8.1.2仿真結果分析 . 100
8.1.3誤碼率對數據傳輸成功率的影響 105
8.2數據包合并轉發機制 . 105
8.2.1合并轉發機制分析 106
8.2.2數據包合并的仿真 108
8.3概率轉發協議的節點能耗 . 109
8.3.1同源節點轉發的分析 . 109
8.3.2轉發次數的仿真統計與分析 . 110
8.3.3關于節點轉發次數的總結 113
8.4節點狀態切換與多基站 113
8.4.1節點狀態切換機制 113
8.4.2關于基站的討論 . 114
8.5總結 . 115
第 9章基于能量強度的多目標聲源定位 . 116
9.1目標定位與跟蹤的研究現狀 . 117
9.2目標個數已知的多目標定位 . 119
9.2.1聲音能量強度測量模型 . 120
9.2.2基于大似然估計的多目標定位 121
9.2.3基于目標初始化的多目標定位算法 . 123
隨機部署無線傳感器網絡
9.2.4多目標定位算法的仿真與分析 . 126
9.3目標個數的估計問題 . 128
9.3.1基于聚類的目標個數的估計 . 129
9.3.2基于模型zui小描述長度的目標個數估計 135
9.3.3目標個數估計的仿真與分析 . 137
9.4總結 . 139
第 10章實驗研究：目標定位方法 140
10.1 MICA系統 . 140
10.1.1 MICA的硬件系統 . 140
10.1.2 TinyOS軟件系統 142
10.1.3網絡和基站的接口實現 143
10.2常用的目標定位方法 143
10.2.1基于測距的目標定位方法 . 143
10.2.2免測距的目標定位方法 144
10.3三種測距方法的實驗結果 . 145
10.3.1利用電磁波信號強度測距 . 145
10.3.2利用聲音信號強度測距 146
10.3.3利用聲音信號的傳播時間測距 147
10.4不同定位方法的實驗結果 . 148
10.4.1基于測距的定位方法 148
10.4.2免測距的定位方法 . 149
10.5總結 . 150
參考文獻 . 151
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