基于无线传感器网络的数据逃逸系统的设计与实现-计算机系统结构专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论 文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 万方数据 万方数据 摘要 摘要 通过分析国际灾难数据库提供的信息，我们看到从 1975 年到 2011 年，自然 灾害发生的频率急剧增加。尤其是在 2005 年发生灾难的数量几乎是 1975 年的 7 倍[1]。巨大的自然灾害造成了数以万计的人员伤亡，给人们的经济生活带来了不可 估量的损失。面对这样严峻的现实，无线传感网络开始逐步应用于灾后救援工作。 无线传感器节点可以被大量地部署在受灾区域中，在灾难发生后能收集有效数据， 并按照一定的路由策略将数据传递到救援中心，为灾后救援，次生灾害的预防， 灾害原因的分析等提供重要依据。然而在实际情况中，大型灾难发生后，无线传 感网络会遭到极大的破坏，从而降低了网络的实用性。 打破了传统灾后应用利用冗余性来保证传感器网络灾后能够正常工作的局限 性，数据逃逸(Data Evacuation)算法利用灾难发生与传感器节点被完全破坏的时间 间隙，使用梯度思想和重力思想将有效信息从危险区域转移到安全区域。在这种 情况下，即便无线传感网络被破坏，人们也可以通过逃逸的有效信息，还原灾难 时刻的现场场景，从而有助于指导灾后救援以及灾难分析。 本文首先具体分析了数据逃逸算法，研究了该算法中的网络模型及其两种数 据逃逸方案：梯度思想和重力思想，并分析了每个思想的优缺点和实际可行性； 其次以 TinyOS 操作系统为平台，实现了数据逃逸算法中的梯度思想和重力思想， 并使用仿真工具 TOSSIM 分析算法的性能，然后在实际场景中部署大量的节点组 成无线传感器网络，测试了数据逃逸算法。为了验证算法的实际可行性，我们在 图书馆中部署了一定数量的 Tmote Sky 节点，这些传感器节点能够通过通信组成 传感器网络，网络中的某些节点被设置为灾难发生源，然后按照灾难传播的方式 将灾难发生环境复制到传感器网络中。我们设定好系统运行参数，在相同条件下 分别运行梯度算法，重力算法和洪泛算法，并将算法的运行结果进行对比分析， 观察各个算法的性能随参数值的变化趋势。大量的仿真和实际的传感器网络测试 表明，数据逃逸系统可以极大地提高危险区域信息的存活率，能够为灾后救援， 受灾情况分析等工作提供极大的帮助。 关键词：灾后应用，传感器网络，数据逃逸，TinyOS，Tmote Sky I ABSTRACT ABSTRACT Through the analysis of the information provided by the international disaster database, as we can see, from 1975 to 2011 the frequency of natural disasters had increased dramatically. Especially, the number of disasters occurred in 2005, was almost seven times in 1975. The huge natural disasters resulted in tens of thousands of casualties, caused tremendous damage to peoples economic life. With this grim reality, the wireless sensor network was gradually used in disaster relief work. Wireless sensor nodes are deployed in the affected area, collect valid data after the disaster, and pass data to the rescue center in accordance with a