首页 > 88必威

无线传感器网络部署中相关节能技术的研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-20 12:04:21
热度:

无线传感器网络部署中相关节能技术的研究【摘要】:无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是目前备受国际关注的热点研究技术。在无线传感器网络中,

【摘要】:无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)是目前备受国际关注的热点研究技术。在无线传感器网络中,传感器节点所携带的电池能量是极其有限的;同时,受部署环境的限制,通过人工更换电池延续节点的工作寿命不实际也不容易。因此,节能问题一直以来都是无线传感器网络中的重点研究问题之一。本文从网络部署的角度出发,对无线传感器网络部署中相关节能技术进行了较深入的研究,主要包括静态传感器网络部署中的节能优化组网技术、移动传感器网络部署中的节点节能优化控制技术和移动传感器网络部署中的网络节能优化覆盖技术三大部分内容。 如何对无线传感器网络进行有效的部署组网设计是提高无线传感器网络工作寿命、降低网络部署成本的首要和关键问题。针对这个问题,本文对静态无线传感器网络部署中的节能优化组网技术进行了较深入的研究,并提出了一种适用于静态传感器网络中确定性部署的节能优化组网方案。该组网方案有以下几个特点:1)采用非线性电池能耗模型,对节点的能耗进行准确评估;2)引入节点的非均匀部署策略,即在不同网络部署区域放置不同数量的节点,均衡网络负载;3)采用TDMA技术为节点数据的收发分配时隙,并调度部署在同一位置上的节点,使其交替轮流工作;4)采用节能优化的正交调制技术对节点数据进行调制,降低节点的通信能耗。为评估该组网方案的性能,本文将其与一种简单的节点部署组网方案进行了仿真比较。仿真结果表明,本文所提出的组网方案不仅能有效地提高网络工作寿命,并能同时减少网络部署所需的总节点数,降低网络部署成本。 相较于静态传感器网络,在移动传感器网络中,由于节点具有移动功能,其肩负的任务更为艰巨,同时节点的移动也使得网络的能耗问题更为严峻。针对这个问题,本文从以下两方面出发,对移动传感器网络部署中相关节能技术进行了较深入的研究:一方面,我们从单个节点的节能技术出发,研究移动节点的节能优化控制技术;另一方面,我们从整个网络的节能技术出发,研究移动传感器网络的节能优化覆盖技术。 在移动传感器网络部署的节点节能优化控制技术研究中,本文引入非线性电池能耗模型对节点运动过程中的电机能耗进行评估,建立了移动节点的实际运动能耗模型。在该模型的基础上,本文对节点的节能优化速度控制方案进行了较深入的研究,从理论分析和仿真验证两方面探讨了节点电机最大角速度对节点加减速阶段能耗、匀速阶段能耗以及节点运动总能耗的影响。研究结果表明,随着电机最大角速度的变大,节点加减速阶段的运动能耗在增加,而节点匀速阶段的运动能耗将出现一个或多个极值;同时,对于任意的直线移动距离,均能找到一个最优的电机最大角速度使得节点的总运动能耗最低。 在移动传感器网络部署的网络节能优化覆盖技术研究中,本文结合网络覆盖漏洞的发现机制、节点的自部署算法、节点的节能优化控制技术以及网络能量均衡的策略,对现有的基于虚拟力的节点自部署算法(V]FA算法)进行了改进,提出了一种基于漏洞导向虚拟力的网络节能优化覆盖算法——EVFA-V算法。相较于VFA算法,该算法综合考虑了区域边界对移动节点的影响、覆盖漏洞对节点的引力作用、节点之间的虚拟力作用、以及节点之间剩余能量均衡的问题,并在节点移动部署的过程中采用了节能优化的速度控制方案。为评估EVFA-V算法的性能,本文将其与VFA算法、虚拟力与Voronoi图相结合的节点自部署算法(VFA-V算法)进行了仿真比较。仿真结果表明,本文所提出的EVFA-V算法能有效地引导移动节点对网络的覆盖漏洞进行修补,更好地实现了在提高网络覆盖率的同时,降低网络部署总能耗,并均衡节点之间剩余能量的目的。 本文通过理论分析和计算机仿真的方法探讨了静态传感器网络和移动传感器网络部署中的相关节能技术,这些技术将为静态传感器网络和移动传感器网络的节能部署应用提供理论参考和实际指导,具有重要的研究意义。 【关键词】:无线传感器网络 网络部署 移动节点控制 网络覆盖 节能优化
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP212.9;TN929.5
【目录】:
  • 摘要4-7
  • ABSTRACT7-10
  • 目录10-13
  • 第一章 绪论13-22
  • 1.1 无线传感器网络概述13-18
  • 1.1.1 无线传感器网络的体系结构13-15
  • 1.1.2 无线传感器网络的特点15-16
  • 1.1.3 无线传感器网络的应用领域16-18
  • 1.2 无线传感器网络的相关节能技术18-19
  • 1.3 课题的研究现状和研究意义19-20
  • 1.4 本文的主要工作及组织结构20-22
  • 第二章 无线传感器网络部署基本问题22-27
  • 2.1 无线传感器网络的常用部署方式22-23
  • 2.1.1 确定性部署22
  • 2.1.2 随机部署22-23
  • 2.2 无线传感器网络部署问题分类23-25
  • 2.2.1 目标点监测应用中的网络部署问题23
  • 2.2.2 目标区域监测应用中的网络部署问题23-25
  • 2.2.3 入侵监测应用中的网络部署问题25
  • 2.3 无线传感器网络部署的性能评价指标25-27
  • 第三章 静态传感器网络部署中的节能优化组网技术27-40
  • 3.1 引言27
  • 3.2 节点的实际电池能耗27-30
  • 3.2.1 非线性电池能耗模型27-28
  • 3.2.2 电池的放电电流28-30
  • 3.3 静态传感器网络的节能优化组网方案30-34
  • 3.3.1 节点的感知模型30-31
  • 3.3.2 非均匀部署策略31-32
  • 3.3.3 节点的节能调度策略32-33
  • 3.3.4 正交调制技术及其节能优化33-34
  • 3.4 仿真结果及其性能分析34-39
  • 3.4.1 节点工作周期及相应运行时间的确定34-36
  • 3.4.2 网络寿命的定义36
  • 3.4.3 部署所需节点数的确定36
  • 3.4.4 实验仿真与分析36-39
  • 3.5 本章小结39-40
  • 第四章 移动传感器网络部署中的节点节能优化控制技术40-51
  • 4.1 引言40
  • 4.2 移动节点的移动模块硬件结构40-41
  • 4.3 移动节点的实际运动能耗模型41-44
  • 4.4 移动节点的节能优化速度控制方案44-46
  • 4.5 仿真结果及其性能分析46-50
  • 4.5.1 仿真参数设置46-47
  • 4.5.2 实验仿真与分析47-50
  • 4.6 本章小结50-51
  • 第五章 移动传感器网络部署中的网络节能优化覆盖技术51-64
  • 5.1 引言51
  • 5.2 基于Voronoi图的漏洞发现机制51-52
  • 5.3 基于虚拟力的节点自部署算法52-54
  • 5.3.1 算法主要思想52-54
  • 5.3.2 算法存在的缺陷54
  • 5.4 基于漏洞导向虚拟力的网络节能优化覆盖算法54-58
  • 5.4.1 前提假设55
  • 5.4.2 算法主要思想及其改进之处55-57
  • 5.4.3 算法的执行流程57-58
  • 5.5 仿真结果及其性能分析58-63
  • 5.5.1 评价指标58-59
  • 5.5.2 评价方法59
  • 5.5.3 仿真参数设置59-60
  • 5.5.4 实验仿真与分析60-63
  • 5.6 本章小结63-64
  • 第六章 总结与展望64-66
  • 6.1 全文总结64-65
  • 6.2 工作展望65-66
  • 参考文献66-74
  • 致谢74-75
  • 攻读学位期间发表论文情况75


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

无线传感器网络中的节能策略    彭晨;郭静;裴灵犀;文利燕;

无线传感器网络节能技术分析    杜冬梅;张志;何青;张海岩;

无线传感器网络节能技术综述    常春波;

无线传感器网络能量模型及节能策略研究    韩磊;曹欲晓;

无线传感器网络关键节能技术及节能策略研究    杨翰超;

无线传感器网络最优簇首节点数量研究    唐毅;梁晓曦;武俊;

基于MIMO模式的无线传感器网络数据传输协议    汤波;王雁东;周明天;

低能耗自适应分簇的面向数据融合的路由协议    陈磊;赵保华;

对无线传感器网络区域数据聚合有效性的研究    李宏;于宏毅;李林海;杨白薇;

线型无线传感器网络的节点部署策略    袁辉勇;赵晓廉;谢东;

基于无线传感器网络的室内定位系统    郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;

基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法的研究    徐久强;卢锁;赵海;崔行兵;刘大鹏;

无线传感器网络的滚动时域状态估计方法    骆吉安;柴利;

无线传感器网络中基于预测的Top-k监测(英文)    曹芳菲;何文麟;陈红;

基于无线传感器网络的普适计算研究    龙昭华;李景中;蒋贵全;张林;

一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法    任玲;唐昊;周雷;魏振春;

无线传感器网络中一种基于历史数据分组的感知查询技术    刘阳;杨晓春;王斌;于戈;李斌阳;

一种基于分簇的无线传感器网络数据存储管理系统    马礼;唐长茂;

无线传感器网络物理层协议的研究现状    梁(韦华);于海斌;

基于矿井节能的无线传感器网络MAC协议的研究    袁蕊;

无线传感器网络技术专利分析    美国专利律师 谭文晔 薛之扬

无线传感器网络改变未来世界    本报记者 赵建国

利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力    温雅路

国内外物联网技术研究进展    赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤

科学准确地认识物联网    本报记者 姚传富

理智部署无线传感网    沈建苗 编译

无线传感器网络观测平台投入应用    卞 辑

无线传感器网络供电获新援    

让无线传感器网络走入生活    罗清岳

以无线传感器网络打造智能化城市    记者 陆成钢 通讯员 尚晓天

无线传感器网络节能问题研究    孙大洋

无线传感器网络隐私保护关键技术研究    赵宝康

基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究    姜宇

无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合    周彦

无线传感器网络中目标覆盖的研究    谷雨

无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究    马永波

无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究    罗丹彦

无线传感器网络能量有效安全路由协议研究    毕嘉娜

多媒体无线传感器网络中若干算法研究    李哲涛

无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究    李玉凯

无线传感器网络覆盖算法研究    杨凤伟

无线传感器网络中基于压缩感知技术的数据压缩方法研究    龚静

无线传感器网络分布式目标检测研究    曹啸

无线传感器网络中的覆盖与能量有效性问题研究    崔彦新

基于无线传感器网络的光强环境监测系统设计    蔡殷

基于无线传感器网络的导航系统设计与实现    黄衍玺

基于北斗系统的无线传感器网络目标定位算法研究    张涛

无线传感器网络目标优化覆盖的研究    唐健华

无线传感器网络中能量有效的压缩算法及性能评估研究    黄金

无线传感器网络在农田温湿度信息采集中的构建与应用    孙艳红

Baidu
map