大型火灾环境下基于地理位置辅助的WWSN路由算法研究

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可穿戴无线传感器网络(Wearable Wireless Sensor Network,WWSN)是一种自组织形式的认知网络,它不依赖于或极少依赖于基础设施,能够根据环境的变化而智能的动态调整数据传输策略,目前在生活和医疗领域较为活跃,并逐渐向救灾和战争领域迈进。本文主要针对大型火灾救援环境,提出了在火灾救援环境下路由算法设计需要遵循的设计目标,并对目前主流算法进行了分析,发现目前的算法并不完全适合火灾场景下的可穿戴无线传感器网络。因此,为了提高WWSN在大型火灾环境的数据传输能力,本文制定了移动自适应路由算法(Mobile Adaptive Routing Algorithm,MARA),主要包括路由发现算法(LAR for Multiple Request Zone,LAR-MRZ)和路由维护算法(Route Maintenance Algorithm based on Trust Value,RMA-TV)两部分,具体内容如下:第一,分析LAR(Location Aided Routing)算法在路由发现过程的优势和不足,并借助LAR辅助路由发现算法—LAR-MRZ。LAR算法在发现时具有期望域范围不准确、请求域设置不合理、空洞问题未解决等问题。针对这三个问题,首先,规范期望域,在原算法基础上考虑定位误差。然后,设计多个请求域以适应不同距离的路由发现。最后,针对请求域狭窄而出现的空洞问题提出了两种解决方案。第二,为了增加网络可靠性,制定路由维护算法—RMA-TV。根据节点的邻节点的运动状态计算相关的链路稳定度和节点稳定度。然后根据链路稳定度和节点稳定度计算出两个节点之间的信任值,信任值能很好的反映节点之间环境的变化。根据信任值的变化对路径进行预先处理,使链路时刻处于信任状态。遇到断连的情况则利用反向维护的方式进行路径修复。仿真结果表明,本文算法在投递率和时延方面都展现了非常优良的性能,进而说明MARA算法在火灾场景下的WWSN中适应性较好。
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