《水下感測器網路設計關鍵技術研究》是依託中國人民大學，由李德英擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水下感測器網路設計關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李德英
- 依託單位：中國人民大學
項目摘要,結題摘要,
隨著世界各國海洋開發和海洋軍事領域的飛速發展,水下感測器網路成為一個新的研究熱點，其廣闊的套用前景,引起了學術界和軍事界的高度重視。設計實時容錯的水下感測器網路在理論上是一個挑戰，在實踐上也是一個重要的課題。然而這個問題到目前為止研究不多，且由於水下感測器網路與陸地感測器網路在部署環境、傳輸方式、套用需求等方面有很大的不同，以往的研究成果和方法並不適用於水下感測器網路。本項目將研究滿足覆蓋性、時效性、容錯性、能量有效性、花費有效性等要求的水下感測器網路的網路設計問題。主要研究:(1)水面網關和水下Sink節點的部署問題；（2）三維環境下的幾何路由協定的設計；（3）滿足監控覆蓋的感測器節點調度問題。在這個研究中我們將用圖論，整數線性規劃，組合最佳化等來模型化我們所研究的問題，利用近似算法設計的技巧和一些數學理論如幾何性質來設計算法從而發現有效的解。
水下感測器網路成為一個新的研究熱點，有其廣闊的套用前景。設計實時的容錯的水下感測器網路在理論上是一個挑戰，在實踐上也是一個重要的課題。本項目針對滿足覆蓋性、時效性、容錯性、能量有效性、花費有效性等要求的水下感測器網路的網路設計問題進行了深入的研究，取得了不少好的結果。所得到的結果具有重要的理論意義和套用價值。 我們根據項目研究計畫從如下幾個方面進行了深入細緻的研究： (1)我們從水面網關節點、轉發節點的布局上進行了研究： 為了保證水下感測器網路的性能，一個可行的方法就是在水面放置網關點。 我們研究了連通和容錯的水面網關放置問題， 以保證水下感測器節點數據能傳輸到基站和在節點失效的情況下水下感測器節點數據也能傳輸到基站。 我們分別提出了多項式時間的近似算法。另外一個方案就是在水下放置轉發節點以保證水下感測器網路的連通性及其他的QoS的要求。我們希望放置最少的轉發節點但需要保證網路的性能如低干擾等。 我們首先證明了這個問題是NP困難的，提出了兩個近似算法。 （2）三維環境下的幾何路由協定的設計：已存在的關於三維空間的幾何路由要么是不能保證絕對的傳輸要么只能適應於特殊的三維網路結構。 對於一般的三維網路中保證絕對的傳輸問題，我們基於狄洛尼三角剖分網路中的特殊角度疊代提出了一系列的算法，證明了其系列算法能保證確定性的傳輸。另外，我們針對保證絕對的傳輸提出了一個無節點記憶的幾何路由算法。 我們的算法採用先劃分3D空間為一些立方體， 把在頂點上的路由問題轉化成在立方體上的路由問題， 我們的算法可以保證絕對的傳輸， 而且是完全局部的。 （3）水下感測器網路定位技術的研究：定位技術是三維水下感測器網路研究的基本問題也是重要問題之一。 定位技術是目標探測， 路由協定等的基礎。 我們對網路結構沒有任何額外信息的水下感測器網路提出了一個低花費無需測距的定位技術。 （4）針對感測器網路的連通控制集、各種各樣的監控覆蓋、數據收集與分發等問題做了深入細緻的研究。 在這些研究中我們將這些問題轉化成相應的整數線性規劃和組合最佳化等問題，利用近似算法設計的思想對各種問題設計出了其近似算法。
