基于博弈论的移动无线传感器网络节能路由技术研究

由于无线传感器节点能量受到限制，这成为网络应用所遇到的"瓶颈"问题。本项目结合无线传感器网络自身的特点，研究适应于特殊工作环境下的基于博弈论和节点移动代理模型的节能路由技术。在分析无线传感器网络的均匀性、覆盖率基础上，利用博弈论建立节点移动代理模型和对应的节能路由算法和机制；在整个无线传感器网络生命周期内，分析网络内可移动节点在移动过程中的代价函数、收益函数，保证移动节点移动和移动路径最优，使之具有较好的覆盖率、连通性和服务质量，减少无线传感器网络的能耗，延长整个网络工作时间；建立仿真平台，对所建模型及其相关算法进行理论分析和仿真测试。

无线传感器节点能量受到严格限制，这成为该网络在应用中所遇到的“瓶颈”问题之一。本项目结合了无线传感器网络自身的特点，主要研究了节能覆盖及安全路由两方面的问题。. 在节能覆盖方面，本项目主要分析了网络内可移动节点在移动过程中的能量消耗问题，在此基础上，为了达到节能、延长网络寿命的目的，需要保证移动节点移动路径的最优，同时需要兼顾网络覆盖率、连通性以及服务质量。由于在无线传感器网络中，移动节点的能量消耗主要集中在节点的移动过程中，与节点移动的距离有直接关系，因此，我们在研究过程中，将移动节点的最优路径定义为路径最短，这样不仅简化了问题，同时对结果不会产生很大影响。.首先，节点定位技术是研究节点覆盖问题的重要基础之一。我们针对现有基于移动节点的无线传感器网络节点定位算法精度不高、耗能大的问题，提出了一种新型的利用移动节点定位未知节点的算法，仿真表明与其他定位算法相比，该算法能够有效地提高节点的定位精度、稳定性以及节点的能量利用率。. 其次，在定位技术的基础之上，我们将工作的重点放在节能覆盖算法的研究。针对二维空间的障碍物环境下覆盖难的问题，我们提出了一种可行的二维空间全覆盖算法，该算法假设环境中存在大量的矩形障碍物，仿真显示，应用该算法，我们能够快速覆盖二维空间所有位置。此外，我们还研究了在混合型无线传感器网络中，运用移动传感器节点来提高覆盖效率的问题，提出了一种基于二交换的最佳匹配移动算法，应用该算法，移动节点能够快速、智能的寻找覆盖漏洞并选择最短移动路径达到节能的目的，不足之处在于，为了简化起见，该算法并未考虑实际环境的障碍物问题。因此，我们还提出了一种基于模糊逻辑控制的移动节点导航算法，用以导航移动节点智能的避让障碍物，能够成功的移动到漏洞位置。. 在无线传感器安全方面，我们同样做了大量的研究工作，主要包括安全数据融合技术、安全认证技术以及群秘钥等方面的内用。提出的主要算法包括基于数据分割技术的高效安全数据融合方案；基于分层式数据加密的安全数据融合协议；基于混沌映射的可认证无线射频安全机制；基于挑战-应对的现金无线射频认证访问控制协议；基于切比雪夫混沌映射的群秘钥协议；基于二叉树结构的高效容错群秘钥协议等。