基于网络分割的三维传感器网络可扩展几何路由技术研究

In this project, we propose novel scalable geometric routing strategies in 3D wireless sensor networks based on network decomposition. First we study the topology model by means of topology discovery algorithms, including 3D boundary recognition and skeleton extraction. Next we introduce Greedily Routable Pattern Sphere Segment, GRPSS, used for network segmentation. Within each segment, a sphere virtual coordinator is generated, aiming at offering geometric greedy routing. Our methods correlate greed routing and geometric features of 3D sensor region. Besides, we explore the applications of our network decomposition based routing scheme, including 3D safe navigation, 3D localization, and 3D coverage. This project is of paramount importance to the theory and practice of new generation intelligent sensor networks.

本项目提出一种全新的基于网络分割的三维传感器网络可扩展几何路由技术架构。首先通过拓扑识别算法引入拓扑关系模型，包括三维边界识别和骨架识别等。在此理论基础上建立可贪婪路由特征化球体组件，进行有效的网络分割，然后通过某种分布式的贪婪嵌入建立球面的虚拟坐标，提供可扩展的几何贪婪路由。该理论把传统的考虑传感器三维空间的几何特征利用和贪婪路由方法有效的结合，从而能够进行统一的系统表示。以该技术的相关理论和性质为基础，研究基于网络分割技术下的典型应用，包括传感器网络的三维安全导航问题、三维定位问题和三维小区覆盖问题等。本项目研究将对新一代智能传感器网络通信具有重大的理论意义和实际应用价值。

本项目通过拓扑识别算法引入拓扑关系模型，提出了全新的基于网络分割的三维传感器网络可扩展几何路由技术架构。在此基础上，我们取得了多个原创性的成果，建立可贪婪路由特征化球体组件，进行有效的网络分割，然后通过某种分布式的贪婪嵌入建立球面的虚拟坐标，提供可扩展的几何贪婪路由。该理论把传统的考虑传感器三维空间的几何特征利用和贪婪路由方法有效的结合，从而能够进行统一的系统表示。这些算法相比以前的算法具有重要的改进，以该技术的相关理论和性质为基础，研究基于网络分割技术下的典型应用，包括传感器网络的三维安全导航问题、三维定位问题和三维小区覆盖问题等。本项目研究将对新一代智能传感器网络通信具有重大的理论意义和实际应用价值。