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康茂勝CAMOZZI執(zhí)行器與無線傳感器相關(guān)性
無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)是一種新型信息獲取和處理技術(shù)。在無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)需要與執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行大量的緊密協(xié)作，共同完成對環(huán)境的監(jiān)測和對事件的處理，因此出現(xiàn)了一種新的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象：傳感器節(jié)點(diǎn)-執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)（SA）協(xié)作和執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)-執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)（AA）協(xié)作。

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由于應(yīng)用場景和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的失效不可避免，以致網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)各種節(jié)點(diǎn)的弱連接情況，這對無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)產(chǎn)生重大影響，因此如何保持網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)連接，完成對事件的處理，同時保證網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時性和節(jié)點(diǎn)覆蓋與服務(wù)質(zhì)量保證，是無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)研究面臨的重大挑戰(zhàn)。本文面向無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)所涉及的弱連接問題，針對無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行器的連接檢測與恢復(fù)機(jī)制，執(zhí)行器覆蓋傳感器節(jié)點(diǎn)區(qū)域數(shù)量，以及執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)等問題展開理論與算法研究。具體工作主要包括以下幾個方面：本文的*部分工作致力于執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)失效檢測與恢復(fù)問題進(jìn)行研究，考慮應(yīng)用場景中各種節(jié)點(diǎn)間的流量問題，提出一種面向應(yīng)用的故障檢測和恢復(fù)算法（AFDR）。算法通過使用到達(dá)消息矩陣（AMM）確定每個執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)是否是割點(diǎn)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特性指標(biāo)為其備份節(jié)點(diǎn)來監(jiān)聽失效，備份節(jié)點(diǎn)檢測到任何故障后，選擇一個合適的節(jié)點(diǎn)（葉節(jié)點(diǎn)或其本身）替換失效節(jié)點(diǎn)。通過計算，得出*位置，令替代節(jié)點(diǎn)移動到某個*位置來管理多個傳感器，相比典型算法，該算法在移動距離、覆蓋度等方面都表現(xiàn)出較好的性能。本文的第二部分工作主要針對執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)失效所帶來的覆蓋問題進(jìn)行分析，通過執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)移動再定位方式，在保證現(xiàn)有執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)連接前提下，覆蓋傳感器節(jié)點(diǎn)zui大化，并盡可能減少節(jié)點(diǎn)的移動距離，該問題是個NP難問題。在文中通過二分編址計數(shù)以及鄰居間交換信息包、試探式移動搜索方式尋找執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)新的位置，提出二分編址移動搜索算法（SMR）。在文中比較三種部署機(jī)制的優(yōu)劣性，仿真、分析結(jié)果表明，相比典型算法，SMR算法同時兼顧了節(jié)點(diǎn)移動距離以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開銷，實(shí)現(xiàn)了*覆蓋問題。本文的第三部分工作主要是本文中提出的移動覆蓋問題，給出近似求解辦法，通過引入六邊形分區(qū)結(jié)構(gòu)以及特定的編址方法，提出了一種基于六邊形分區(qū)編址的失效節(jié)點(diǎn)恢復(fù)算法，算法在執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)移動覆蓋恢復(fù)方面有很好的性能。

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在理論上給出算法的近似誤差，算法在執(zhí)行器覆蓋數(shù)和移動距離方面相比已有算法都有更佳性能。本文的第四部分工作是針對WSANs中的服務(wù)發(fā)現(xiàn)問題，提出了一種基于六邊形分區(qū)的多中心編址服務(wù)發(fā)現(xiàn)算法（MASD）。算法綜合考慮了節(jié)點(diǎn)的通信開銷和存儲負(fù)擔(dān)，設(shè)計了一種多中心的編址方案，此方案采用局部計算，擁有計算量小的優(yōu)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)可按地址或者采用局部搜索的算法尋找到達(dá)附近執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)的下一跳節(jié)點(diǎn)。通過實(shí)驗分析，MASD算法具有更短的搜索距離和更少的通信開銷。