无线传感器网络与群智感知网络的优化与融合

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:l568123016
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无线传感器网络感知数据准确、稳定,可以作为可靠数据来源和用来验证数据。但它存在维护成本高、不易扩展等问题。近年来兴起的群智感知网络为数据感知提供了有效的支持,主要体现在扩展性强和完成任务多样性等。因此,它可以与无线传感网融合优化感知任务。本文主要研究如何优化无线传感器网络的感知覆盖和群智感知网络的数据感知质量,同时借助各自特点和优势,扩展和优化融合网络的覆盖和感知能力。首先,本文研究无线传感器网络的覆盖问题,重点研究在移动传感器网络中的多重线型栅栏覆盖问题。我们提出了一种新的覆盖问题称作线型K重覆盖。K重覆盖问题就是要求感知对象至少被K个传感器所感知。因为移动带来的能源消耗在数量级上大大超过感知、计算和传输等方面的能源消耗。如何使得移动传感器尽量少地移动以达到特定的覆盖要求,这是覆盖问题在移动无线传感器的部署上的主要目标。为此,我们提出了最优的移动传感器最小移动总距离实现线型K重栅栏覆盖的算法。本文之所以重点研究移动无线传感器网络,是因为移动性使得网络的部署更加有灵活性和挑战性,同时为网络性能的提升带来了可配置性。这为我们研究灵活性更强的群智感知网络提供了研究准备和基础。我们提出了两个非最优的但是时间效率较高的算法,分别是LK-KM和LK-KM+。它们都是基于著名的匈牙利算法(KM算法)。然后提出了一个最优的分层策略的算法LLK-MinMovs,它有多项式时间复杂性。本章给出了它的最优性证明。进一步,我们给出了开放放置假设下一般版本的分层算法GenLLK-MinMovs。它解决了前人研究中提出的算法MinSum的一个严重问题[1]。其次,群智感知网络如何与无线传感器网络融合是一个开放性问题。根据无线传感器网络和群智感知网络的特点,首先,我们利用群智感知网络的众包特性进行辅助无线传感器组网,实现众包辅助定位。我们考虑了一个众包辅助无线传感器网络GPS定位的框架,并提出了两个招募参与者最优化的目标,分别是最少参与者和时间最高效。我们把这两个问题都刻画为整数线性规划问题,并且提出了次模代价集合函数的优化目标。基于贪心思想的算法被提出来解决这两个问题,我们在实验中证明和比较了这个算法的高性能。其次,我们进行数据层面群智感知与无线传感器网络的融合。通过对数据质量相互校验、以及估计可靠性(置信度)进行概率建模,对感知主体相互校验的贝叶斯方法进行理论和实验分析。为之后的可信数据驱动的群智感知网络参与者选择问题提供模型和理论基础。最后,我们基于置信区间的数据感知准确度和估计可靠性进行非完全信息下的可信数据感知。我们用偏差和方差为群智感知中的工人质量进行建模。对于经典的探索和利用困境,我们引入了改进的多臂老虎机算法来解决。一个基于贝叶斯估计的数据集成方案被提出,它可以更好的计算出目标位置感知任务的真实值。在仿真实验中,使用了真实世界数据集来验证了我们算法的理论结果,并在不同的设置下比较了改进的多臂老虎机算法与基准算法,得出了改进的多臂老虎机算法的性能更优的结论。基于以上问题的研究,本论文针对无线传感器网络和群智感知网络的优化和融合的实际场景提出了有效的方案。在移动覆盖、众包定位、数据校验、工人选择等主要研究方向上进行了深入研究。通过模型建立,定义问题,设计算法,以及进行相应的理论分析和仿真实验,达到了无线传感器网络和群智感知网络优化和融合的预期目标和效果。另外,本文论文还包含了所调研的主要来自于2007年到2017年?年间关于带有不确定性覆盖问题的综述研究。这些调研的结果为我们研究无线传感器网络以及群智感知网络这种带有明显不确定性的网络环境提供了理论和对照研究的基础。本论文的研究成果为进一步研究无线传感器网络和群智感知网络的优化与融合提供了理论准备和实践基础。
其他文献
脉冲涡流扫查技术是一种检测金属管道壁厚损失率的技术,可用于带保温层管道的缺陷扫查,具有无需拆除保温层、无需清理管道表面和无需耦合剂等优点,能实现管道腐蚀减薄部位的
党的历史是一部探索史、奋斗史、发展史,更是一部资政育人的鲜活教科书。从石库门到天安门,从兴业路到复兴路,一代代共产党人为了人民幸福和民族复兴奋斗不息,在百年的光辉历
语文学科的魅力是小学语文激趣教学的重要基础。作为小学教育的基础性学科,语文学科具有人文情感性、韵律诗意性、想象创作性、生活运用性等独特魅力。小学语文教学应该围绕
<正>随着新课程改革的不断深入,作为数学课程内容四大板块之一的数学实践活动课以其鲜明的实践性、探索性、趣味性、开放性、应用性,正在成为数学课程改革中的一个亮点。从数
阅读是语文教学的重要组成,也是培养学生写作能力的有效途径。特别是在小学语文阅读教学中,由于小学生知识水平有限,注意力难以长时间集中,教学效果难以提高。对此,语文教师
冷弯薄壁型钢轻质混凝土复合墙体可以克服传统冷弯薄壁型钢房屋节点复杂、防火性能差、隔音和保温效果不理想、装配化程度低、造价高等缺点,结构性能更加稳定,施工简单,造价
<正>作为一项言语技能,习作是学生用语言文字进行交际的重要方式,需要通过科学有效的实践,才能逐步养成。统编教材在习作教学目标上明确地指向学生的真实学力,通过合作式学习
家长指导课外阅读的有效策略家长应该对阅读文本有初步的了解,要利用网络来构建展示的平台,要多领着孩子参加一些课外阅读活动;在阅读指导方面则是要形成随时随地谈体会的模
支架式教学法(Scaffolding Instruction)作为一种新型教学方法,主要是指为学生的知识建构提供一种概念框架,这种概念框架可以为学生解决问题提供参考,便于学生理解更多内容,
随着经济社会突飞猛进的发展,户籍人口日益剧增,20世纪末期来深圳特区创业的"拓荒牛"成批退休,加之深圳随迁人口的增多,导致人口老龄化问题越来越严重,对此,有专家预计2023年