基于HAP的海洋監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)部署研究.pdf

1、隨著智慧海洋工程的逐步推進(jìn)，現(xiàn)有基于海事衛(wèi)星的遠(yuǎn)海監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)在帶寬、時(shí)延上已經(jīng)不能滿足海洋監(jiān)測(cè)的需求，這對(duì)海洋監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)(Marine Monitoring Sensor Network，MMSN)提出了更高更快的要求。HAP是一種易部署、可循環(huán)利用、費(fèi)用低廉、覆蓋廣泛的近地通信平臺(tái)。使用HAP代替衛(wèi)星作為遠(yuǎn)海監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的通信中繼可以為傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)提供可觀的帶寬、較低的時(shí)延以及穩(wěn)定的信號(hào)傳輸。距地面21km的高度也可以降低網(wǎng)絡(luò)能耗提高網(wǎng)絡(luò)壽

2、命。雖然HAP概念提出的較早，但針對(duì)具體環(huán)境約束的部署研究還很少。本文針對(duì)基于HAP的海洋傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，研究其部署和優(yōu)化問題，該問題對(duì)于部署建設(shè)陸?？找惑w化的海洋傳感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)具有較高的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。
　　首先，本文提出了一種基于HAP的海洋監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)絡(luò)(HAP-based Marine Monitoring Sensor Network，HMMSN)構(gòu)架。該構(gòu)架通過HAP構(gòu)建遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息實(shí)時(shí)高效的跨區(qū)域傳輸，克

3、服了衛(wèi)星傳輸延遲高、帶寬緊張的不足，實(shí)現(xiàn)了對(duì)遠(yuǎn)海多區(qū)域的大面積覆蓋。
　　其次，針對(duì)HMMSN網(wǎng)絡(luò)中傳感節(jié)點(diǎn)能量受限、部署環(huán)境復(fù)雜惡劣的特點(diǎn)，本文提出了一種以最大化網(wǎng)絡(luò)壽命為首要目標(biāo)、最小化網(wǎng)絡(luò)能耗為次要目標(biāo)的多目標(biāo)線性優(yōu)化問題。并對(duì)該問題進(jìn)行了數(shù)學(xué)抽象和建模，綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、連通性和可靠性，以數(shù)據(jù)傳輸為核心建立了多目標(biāo)線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。本文利用Gurobi優(yōu)化器對(duì)不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)部署問題進(jìn)行優(yōu)化求解，驗(yàn)證數(shù)學(xué)模型的正確性。<