检索结果-内蒙古大学图书馆

微电子学与计算机 2018年第10期35卷 116-120,126页

作者：李天旭肖硕中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116

通过在传感器网络中一些节点附近部署静态辅助充电器(ACs)的方法,能提升网络中从source节点流向sink节点的最大流量.为此,构建了该问题的混合整数线性规划模型(MILP),并证明该问题为NP-hard问题,提出首先使用BottleNeck算法为遗传算法... 详细信息

通过在传感器网络中一些节点附近部署静态辅助充电器(ACs)的方法,能提升网络中从source节点流向sink节点的最大流量.为此,构建了该问题的混合整数线性规划模型(MILP),并证明该问题为NP-hard问题,提出首先使用BottleNeck算法为遗传算法生成初始种群,该算法以路径为单位,采用能量最低的节点优先的原则部署ACs,然后使用改进的自适应的遗传算法(IAGA)模拟自然进化过程,搜索部署ACs的最优位置,使到达sink节点的流量达到最大.仿真实验结果表明,与其他的几种布属ACs的方法相比,IAGA可以有效提高到达sink节点的最大流量.

关键词：可充电无线传感器网络辅助充电器最大流遗传算法

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可充电无线传感器网络能耗优化策略研究

可充电无线传感器网络能耗优化策略研究

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作者：石亚伟西南大学

学位级别：博士

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)作为传感器和无线通信紧密结合的先进技术成果,已经广泛应用到各个领域。WSN具有很高的数据获取效率,并且有很大灵活性,但能量供给问题一直是该技术发展的瓶颈。可充电无线传感器网络(Wire... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)作为传感器和无线通信紧密结合的先进技术成果,已经广泛应用到各个领域。WSN具有很高的数据获取效率,并且有很大灵活性,但能量供给问题一直是该技术发展的瓶颈。可充电无线传感器网络(Wireless Recharging Sensor Network,WRSN)就是为解决WSN供电问题的一个革新技术。随着射频能量传输、无人机和边缘云计算等新技术逐步成熟,WRSN也迎来了新的发展机遇。本文从WRSN内部能耗合理分布和外部能量有效注入的角度出发,先针对WRSN充电周期长,移动充电载体实用性差等问题提出了改善建议,然后重点研究了如何融合携能通信、卸载均衡及无人机移动充电技术去解决WRSN应用过程中的核心问题之一,即整体能效优化问题。本论文研究的课题有一定的理论和实用价值,主要工作与贡献包括以下三个方面:1、研究了携能通信技术在WRSN中的应用。在定向天线、阵列天线和波束成形等技术成熟的条件下,无线射频信号中包含的射频能量可以被有效收集利用。在这个技术背景下,本文通过最优化分析手段,以节点间的数据传输速率、无线信号发射功率和接收能量分割比率为基本参数,采用无线信息能量同步传输(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术,实现WRSN整体能效最优化,也解决了WRSN能量平衡分布的问题。所提出的算法通过仿真证明了其的收敛性和可行性。此外,本文还分析了网络容量和信噪比对能效的影响,为高能效的新型WRSN构建提供了理论依据。2、研究了在WRSN数据中心节点和普通数据采集节点间,基于边缘云计算思想实现任务卸载功能从而提高WRSN数据处理性能的可行性;然后进一步研究了WRSN节点间通过任务卸载实现能量消耗的平衡问题。本文提出了多节点卸载博弈问题(multi-node offloading game problem,MUOG)和一种卸载博弈机制(offloading game mechanism,OGM);这个机制使每个节点能够得到最佳任务卸载阈值还,可以找到具体哪些节点可以一起共享卸载服务。本文证明了OGM策略可以达到MUOG问题的纳什均衡,从而获得最大数量的受益卸载节点组。本文还仿真验证了受益卸载节点数在不同策略下的能耗。仿真结果表明与其它卸载策略相比,OGM可以在不增加能耗的情况下通过卸载方法使更多节点受益。3、研究了采用无人机和超级电容的移动充电技术对WRSN带来的性能提升和相关充电策略的改善。本文首先根据WRSN节点功耗和网络位置分布的特点,结合节点在应用中的不同作用建立了节点综合权重机制,基于权重机制并采用最优化方法实现了移动充电路径规划,然后本文全面分析了在改进条件下无人机移动充电全过程,并提出了路径规划算法。本文提出的多级权重化充电路径规划兼顾了公平性和及时性。最后,本文验证了算法的有效性。

关键词：可充电无线传感器网络能效信息能量同步传输任务卸载移动充电

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基于能量预测的分簇可充电无线传感器网络充电调度

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吉林大学学报（工学版） 2018年第4期48卷 1265-1273页

作者：董颖崔梦瑶吴昊王雨后吉林大学通信工程学院长春130012

为及时对可充电无线传感器网络中的"饥饿"节点补充能量,提出了一种基于预测的分簇低能量路径移动充电算法(CLP)。网络采用非均匀分簇的多跳路由协议,每个簇选取能量最低的节点作为簇头节点,移动充电车仅为簇头节点充电并收集... 详细信息

为及时对可充电无线传感器网络中的"饥饿"节点补充能量,提出了一种基于预测的分簇低能量路径移动充电算法(CLP)。网络采用非均匀分簇的多跳路由协议,每个簇选取能量最低的节点作为簇头节点,移动充电车仅为簇头节点充电并收集簇内节点的能量信息。每次充电调度完成后,移动充电车将所收集的能量信息发送至基站,基站根据马尔科夫模型预测各簇内节点的能耗,以优化选取下一次的充电目标。仿真结果表明,采用CLP算法比旅行商问题(TSP)算法的网络效用提高约20%,数据传输能力提高约17%。

关键词：通信技术可充电无线传感器网络能量预测非均匀分簇马尔科夫模型

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可充电无线传感器网络节点能量机制研究

可充电无线传感器网络节点能量机制研究

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作者：章思青重庆邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着能量获取技术、能源转换技术和存储技术的出现,让无线传感器网络有可能摆脱能量有限的约束,故以能量获取技术为手段的可充电无线传感器网络便应运而生。虽然可充电无线传感器网络在延长网络生存时间方面有一定的优势,但是同... 详细信息

近年来,随着能量获取技术、能源转换技术和存储技术的出现,让无线传感器网络有可能摆脱能量有限的约束,故以能量获取技术为手段的可充电无线传感器网络便应运而生。虽然可充电无线传感器网络在延长网络生存时间方面有一定的优势,但是同时也出现了一些新的问题:由于从外界获取的能量一般都是不稳定,如何有效的分配能量让节点合理的充放电,并均衡的消耗其能量;此外由于引入了可充电节点,传统路由方式已经不合适了,故如何建立高效节能的路由机制来提供更好的网络服务,引起了国内外学者的高度关注。针对以上问题,本文结合国内外的相关研究技术和方法,对可充电无线传感器网络的能量机制进行研究,包括能量的分配机制和路由机制,具体的研究内容如下:1.针对节点能量分配问题,提出一种最小化能量分配方差的算法,该算法考虑了电池的容量和信道的容量,将能量的分配问题转化为最优化问题,此外通过分析,该算法提高了数据的传输量。最后通过实验仿真表明,该算法可均衡节点的能量分配,减少能量分配的波动,为网络提供均衡而公平的服务。2.针对可充电无线传感器网络节点能量利用效率过低和网络无法保证持久运行的问题,提出一种基于分簇结构的能量中性路由机制,该算法通过对节点进行能量中性约束,即一段时间内节点消耗的能量小于或等于从外界获取的能量,从理论上保证了整个网络的持久运行,同时计算出最优的数据传输周期,提高了节点能量利用的效率,最大化了网络数据传输。通过模糊逻辑选择簇头,综合节点剩余能量,节点到基站的距离和邻居阈值节点百分比等因素,提高了簇头选举的合理性。通过仿真验证,该算法能够保持网络持久运行,同时在吞吐量和能量消耗方面的性能都优于其他分簇路由机制。此外考虑实际情况下,电池的充电次数影响电池的寿命,同时验证了该算法通过减少能耗,间接地减少了充电次数,延长了电池的寿命。

关键词：可充电无线传感器网络能量中性分簇能耗吞吐量

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可充电无线传感器网络按需充电策略研究

可充电无线传感器网络按需充电策略研究

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作者：魏莹莹重庆大学

学位级别：硕士

在信息时代,为了顺应智能化的趋势,布置成本低、能耗低、管理便捷,监测数据种类多样的无线传感器网络得到广泛应用。然而,由于体积限制,无线传感器的电池容量有限,又难以频繁更换电池,加上无线传感器网络耗能不均匀,部分节点电量用尽可... 详细信息

在信息时代,为了顺应智能化的趋势,布置成本低、能耗低、管理便捷,监测数据种类多样的无线传感器网络得到广泛应用。然而,由于体积限制,无线传感器的电池容量有限,又难以频繁更换电池,加上无线传感器网络耗能不均匀,部分节点电量用尽可能会导致网络整体瘫痪,有限的能量成为制约无线传感器网络发展的重要原因。随着无线充电技术的发展,可充电无线传感器网络主动地利用电源对传感器节点充电,使无线传感器网络持续正常工作成为可能。在现有的研究条件下,可充电无线传感器网络中的移动电源参数配置、移动电源能量分配,移动电源充电顺序等问题还需要更加深入的探讨。本文以可充电无线传感器网络为背景,主要工作和贡献可以概括为以下几个方面:(1)在研究可充电无线传感器网络发展现状的基础上,对现有充电策略进行分类,指出其适应的不同场景。(2)针对传感器规模较小或者传感器节点分布密度较大的情况,提出基于充电需求度的单移动电源充电策略。将移动电源最优停靠点问题转换为覆盖问题,搭建磁耦合共振的无线能量传输模型验证充电半径对接收功率的影响,从而根据传感器与电源之间的距离离散充电功率,提出充电等级函数,创新性的将充电等级函数类比为覆盖问题中的覆盖半径。利用遗传算法求解移动电源停靠点的近似解,最后运用弹性网络算法规划移动电源行驶最短路径。(3)对于规模较大或者分布分散的传感器网络,提出基于能量预测的多移动电源按需充电的充电策略。本文利用马尔科夫预测模型对传感器节点的耗能速率进行预测,根据其耗能速率、剩余能量计算权值,选择权值较低的前k个节点进行充电;在保证完成所有充电任务的前提下,提出一种贪婪的启发式算法,求解最小移动电源数量,并为其规划最短充电路径。(4)通过仿真对比分析,证明了文章所提出的两种充电策略都能够保证网络持续正常运作。基于充电需求度的单MC充电策略对于节点分布密度较大的场景可以有效地提高移动电源能量利用率,同时降低充电时延。基于能量预测的多MC充电策略能够有效减少移动电源的数量,保持较高的移动电源能量利用率。

关键词：可充电无线传感器网络无线能量传输充电策略覆盖问题

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可充电无线传感器网络机会路由协议的研究

可充电无线传感器网络机会路由协议的研究

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作者：王琮中国科学技术大学

学位级别：硕士

可充电无线传感器网络(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks,EH-WSNs)是由大量的可充电节点组成的,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。EH-WSNs可以动态地从外界获取能量,因此它解除了有限电池能量的限制,网络性能较好... 详细信息

可充电无线传感器网络(Energy Harvesting Wireless Sensor Networks,EH-WSNs)是由大量的可充电节点组成的,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。EH-WSNs可以动态地从外界获取能量,因此它解除了有限电池能量的限制,网络性能较好,适用范围较广。机会路由协议充分利用了无线信道的广播性和时变性,通过选择转发集进行机会性的数据包转发,可以有效降低网络中的时延和丢包率。本文主要研究EH-WSNs中的机会路由协议。在EH-WSNs中,为了利用从外界获取的能量,节点可以自主地调节占空比或传输功率,适当地增加醒来的时间或提高相关链路质量,以求在数据包传输时能降低时延,提高成功率。然而,为了适应这种网络特点,机会路由协议需要进行一些调整:在转发集选择环节,机会路由协议需要考虑到邻居节点工作状态的变化,动态地更新转发集中的成员和优先级。在能量管理环节,机会路由协议需要合理地利用能量,准确地调节节点占空比或传输功率。本文设计出两种EH-WSNs中新型的机会路由协议,分别适用于动态节点占空比和动态节点传输功率的场景:(1)本文设计了一种动态节点占空比场景下的机会路由协议(Opportunistic Routing in EH-WSNs with Dynamic Duty Cycle,ORDDC)。在本场景中,为了合理地利用从外界获取的能量,每个节点都可以自主地调节占空比。因此,对发送节点来说,处于醒来状态的邻居节点的成员及数量可能随时变化,并且很难通过计算得知其规律。ORDDC可以帮助发送节点通过信息交互的方式获取邻居节点的占空比信息,并且动态地更新转发集中的成员和优先级,保证参与转发的节点都处于醒来状态,降低了时延和丢包率。同时,ORDDC在调节节点的占空比时,综合考虑了当前的能量状态和未来的趋势,能平衡节点能量的获取与消耗。仿真结果表明,ORDDC可以有效地降低时延,提高传输成功率。(2)本文设计了一种动态节点传输功率场景下的机会路由协议(Opportunistic Routing in EH-WSNs with Dynamic Transmission Power,ORDTP)。在本场景中,为了合理地利用从外界获取的能量,每个节点都可以自主地调节传输功率,而传输功率会影响相关的链路质量,进而影响传输代价。因此,对发送节点来说,选择相同节点作为下一跳的传输代价可能随时变化,并且很难计算出其规律。ORDTP可以帮助发送节点在及时收集邻居节点的信息,准确估算传输代价,动态地更新转发集中的成员和优先级。在进行数据包转发策略设计时,ORDTP还考虑到了转发集中成员数量可能过多或过少的问题,稳定了实际参与转发的节点数量,并优先选择传输代价小的节点进行数据包转发。同时,ORDTP综合考虑了节点能量的当前状态和未来趋势,可以更准确地调节传输功率。仿真结果表明,ORDTP可以有效地降低时延,提高传输成功率,降低数据包冗余率。两种协议在设计上的共性如下所示:两种协议都可以高效地利用节点从外界获取的能量,动态地调节节点的工作状态(如:占空比和传输功率)。两种协议都可以动态地更新每个发送节点中转发集的成员和优先级。两种协议都采用相似的传输模型和信息交互机制。两种协议在设计上的差异如下所示:两种协议可以调节的节点参数不同(一种是占空比,一种是传输功率),相应的调节策略也不同。两种协议转发集的选择策略不同,相应度量标准也不同。两种协议采用的数据包转发策略不同,适用场景也不同。

关键词：可充电无线传感器网络机会路由协议动态占空比动态传输功率

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可充电无线传感器网络数据收集和充电调度联合研究

可充电无线传感器网络数据收集和充电调度联合研究

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作者：崔永婷浙江工业大学

学位级别：硕士

基于磁耦合谐振的无线充电技术为解决无线传感器网络的能量问题提供了解决方法。但在保证网络可持续运行的情况下,如何利用无线充电技术并结合移动数据收集策略提高设备工作效率和满足网络动态数据收集需求至关重要。本文以延长无线传... 详细信息

基于磁耦合谐振的无线充电技术为解决无线传感器网络的能量问题提供了解决方法。但在保证网络可持续运行的情况下,如何利用无线充电技术并结合移动数据收集策略提高设备工作效率和满足网络动态数据收集需求至关重要。本文以延长无线传感器网络寿命,维持节点正常工作,提高移动设备充电效率和降低移动数据收集时延为目标,完成的主要工作如下:(1)基于固定分区的单移动设备单跳数据收集和能量补充策略。根据无线充电的有效充电范围,设计固定分区策略提高设备一对多充电效率。综合考虑移动数据的收集时间、节点剩余能量和节点缓存数据量等,以最大化网络最小能量、维持节点正常工作和降低数据延迟为优化目标,设计遗传算法选出较优的设备移动路径。仿真结果表明,所提策略能够最大化网络最小能量,延长网络寿命,保证数据收集覆盖和移动访问时间较小。(2)基于动态分区和混合多跳传输的单移动设备数据收集和充电路径规划策略。针对固定划分充电区域可能带来的充电区域内节点充电时间差异性较大,提出一种基于自适应充电请求阈值设定的动态充电区域划分策略,考虑移动设备数据收集覆盖,提出一种多跳传输数据收集路由确定策略。讨论考虑节点最快死亡、考虑最近邻路径优先和考虑全局最短路径策略对网络生命、数据收集量和访问周期的影响,并且选择最佳策略进行数据收集和充电调度联合规划。仿真结果表明,动态区域划分策略可以有效减少设备路径访问时间,考虑节点最快死亡策略可以维持网络正常运行,延长网络寿命,数据采集覆盖较大。(3)能量受限的多移动设备任务分配策略。针对无线传感器网络中节点需求不同且设备实际能量有限问题,分配设备以数据收集任务、数据收集和充电联合任务和充电任务,确定任务后再进行分区来降低问题规模,每个移动设备各自执行分配到任务,并选择是否参与设备协作充电。仿真结果表明,任务分配策略以较少的设备数量和数据传输次数完成指定任务,扩大了移动设备的充电和数据收集覆盖范围。

关键词：可充电无线传感器网络数据收集充电调度无线传感器网络

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可充电无线传感器网络优化方法研究

可充电无线传感器网络优化方法研究

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作者：鲁宁河北工业大学

学位级别：硕士

可充电无线传感器网络(RWSN)已成为真实物理界和数字信息界的纽带,然而RWSN的长久工作中却一直存在着传感器节点能源供给的问题。为此,本文在分析RWSN模型基础上,引入无线能量补充设备(WCE)和RWSN轨迹拟合的工作策略,并采用电磁感应作... 详细信息

可充电无线传感器网络(RWSN)已成为真实物理界和数字信息界的纽带,然而RWSN的长久工作中却一直存在着传感器节点能源供给的问题。为此,本文在分析RWSN模型基础上,引入无线能量补充设备(WCE)和RWSN轨迹拟合的工作策略,并采用电磁感应作为无线充电的方式,首先在RWSN的网络中利用粒子群优化算法(PSO)对WCE的工作策略进行优化,并在保证所有静态节点正常工作的情况下达到WCE运行的驻站比最高;然后将低秩矩阵恢复算法(LRMR)应用于RWSN的轨迹拟合工作中,在降低移动节点位置信息传输量的同时能够精确恢复移动节点的运行轨迹。主要工作或创新如下:(1)RWSN模型及其优化模型的建立。首先分析RWSN的拓扑模型,建立其基础模型;然后针对RWSN系统中的静态节点充电策略优化问题,建立基于PSO算法的RWSN优化模型;再针对RWSN系统中的移动节点轨迹拟合问题,建立基于LRMR算法的RWSN优化模型,以减少系统中移动节点位置信息的发送量。(2)基于PSO算法的WCE工作策略方法研究。首先对PSO算法进行改进,即对于参数惯性权重进行自适应调整,由经典测试函数仿真表明改进的PSO算法可以提升全局搜索与局部收敛能力。然后采取改进的PSO算法对RWSN系统中WCE的工作策略进行优化,为网络中的静态节点进行充电,将WCE的周期运行最高驻站比作为优化函数进行求解。仿真实验结果表明这种方式能够使WCE运行的驻站比达到最高,并且所有静态节点在整个充电周期内均可正常工作。(3)基于LRMR算法的RWSN移动节点轨迹拟合方法研究。首先改进LRMR算法中常用的EALM算法,即在算法迭代过程中对单一矩阵做局部粗寻优,而对全局结果进行细寻优,仿真实验表明可以在保证算法结果精度的前提下提高算法的运算速度。然后采用改进的EALM算法对RWSN的移动节点轨迹拟合方法进行优化,主要包括稀疏采样矩阵的获取以及原始轨迹矩阵的拟合。仿真实验表明,该方法能在降低移动节点位置信息传输量的同时精确恢复节点的运行轨迹,并且改进后得到的SEALM算法的效果更好。

关键词：可充电无线传感器网络粒子群优化算法低秩矩阵恢复算法

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可充电无线传感器网络的充电规划设计

可充电无线传感器网络的充电规划设计

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作者：崔梦瑶吉林大学

学位级别：硕士

物联网(Internet Of Things,IOT)是新时代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段,是真正意义上物物相连的互联网。现如今全球物联网应用增长态势明显,并且在未来物联网的市场也将潜力无限。物联网的实质是通过信息... 详细信息

物联网(Internet Of Things,IOT)是新时代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段,是真正意义上物物相连的互联网。现如今全球物联网应用增长态势明显,并且在未来物联网的市场也将潜力无限。物联网的实质是通过信息传感设备如传感器、射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)等,按照一定的约束协议将物品与互联网相连以实现通信与信息的交换,是一种具有监控、识别、定位、跟踪等行为能力的智能化网络。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)作为物联网底层感知网络的组成部分,是一个由大量部署在特定监测区域内低能耗、小体积的传感器节点组成,并且各节点之间是以无线的方式相互通信的自组织型信息采集网络。它可以广泛地应用于车联网、医疗健康、环境监测及智能家居等众多物联网领域中。在传统WSNs中,传感器节点能量的有限性一直是阻碍WSNs发展的关键因素。因此能够主动从周围环境中完成能量收集的可充电无线传感器网络(Wireless Rechargeable Sensor Networks,WRSNs)受到国内外学者的普遍关注,并逐步成为了新的研究热点。WRSNs更加适用于那些传感器节点随机散布于危险、恶劣、无人员长期维护的场景,不再需要人为地去定期更换电池,而是从空间中捕获无线能量,能够有效地解决节点能量受限问题,保证监测网络的长久运行。WRSNs由一定量的可以收集能量的无线可充电传感器节点和若干个可移动的无线充电小车(Mobile Charger,MC)组成。网络内有能量补给需求的传感器节点会向基站发送充电请求,基站则向休整待命的MC发送充电使命,MC接到任务之后从基站出发移动到充电区域内开始一轮的充电调度工作。因此若想实现WRSNs的长久运行,则研究并设计出合理的充电规划是很重要的一环。本文将对WRSNs中的充电规划展开研究,主要从传感器网络模型和充电策略这两个方面来设计适用于WRSNs的充电规划,使得WRSNs在保证正常工作的前提下,同时具备较高的网络效用。文中主要工作和贡献包括以下几个方面:(1)提出一种基于CLP算法的单充电车WRSNs充电调度设计。网络采用非均匀分簇的多跳路由协议,每个簇选取能量最低的节点作为簇头节点,移动充电车仅为簇头节点充电并收集簇内节点的能量信息。每一次充电调度完成后,移动充电车将所收集的能量信息发送至基站,基站根据马尔科夫模型预测各簇内节点的能耗,以优化选取下一次的充电目标。仿真结果表明,采用CLP算法比TSP算法的网络效用提高约20%,数据传输能力提高约17%。(2)提出一种基于K-PPER算法的多充电车WRSNs充电调度设计。网络采用K-means优化算法将WRSNs划分成簇,并完成对簇头竞选和数据传输两个阶段的网络性能改进。K-PPER算法采用的是每个簇对应一个MC的充电策略。基站将以簇为单位对网络内发送充电请求节点进行管理,有充电请求的节点加入到归属簇的充电序列当中,并且在各个序列的内部会按照节点的充电优先级从大到小进行排序。对于满足充电条件的簇,基站将派出MC到达簇内,按照充电序列当中的节点优先级顺序开展充电工作。实验结果表明,K-means Improvement的网络效用较K-means提高了约42%。网络内节点数从150个递增至400个,K-PPER算法的能量效用相比于DCLK算法提高了约4%,较DC算法的能量效用提高了约18%。

关键词：可充电无线传感器网络充电规划 CLP算法 K-PPER算法

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可充电无线传感器网络的能量补充策略研究

可充电无线传感器网络的能量补充策略研究

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作者：王宣懿辽宁科技大学

学位级别：硕士

无线传感器网络由空间分布的自主传感器节点和Sink节点组成,其在近年得到了极大的发展与应用。传统的无线传感器网络用能量有限的电池进行无线通信。随着能量传输技术的发展与普及应用,传统无线传感器网络逐渐沿可充电无线传感器网络方... 详细信息

无线传感器网络由空间分布的自主传感器节点和Sink节点组成,其在近年得到了极大的发展与应用。传统的无线传感器网络用能量有限的电池进行无线通信。随着能量传输技术的发展与普及应用,传统无线传感器网络逐渐沿可充电无线传感器网络方向发展。在可充电无线传感器网络中,能耗均衡与能量补充一直是研究的热点。如何最大化均衡能耗,高效补充能量和延长网络生命周期是学者们探讨研究的主要目标之一。分簇路由协议可以在数据转发的同时,均衡节点能耗,延长网络生命周期。而充电规划的目的也是确保能高效、及时地为节点供能,使节点生命延续。传统的研究都是将充电规划和数据转发方式分开讨论,本文首次将两者协同设计,基于提出的簇结构模型将二者有效融合,所提出的基于动态竞争的能量均衡非均匀路由协议和设计的联合优先度充电策略,可确保充电小车充电更加高效和及时,从而更好地均衡节点能耗及延长网络寿命。本文提出了基于动态竞争的能量均衡非均匀路由协议(Energy Balance Uneven Routing,EBUR),定义了理想通信半径,完美邻居节点,并提出综合衡量相对剩余能量、簇内节点密度和同簇节点汇聚度的阈值公式。候选簇头再以一种改良的动态竞争半径,竞选出真正的簇头。EBUR在构建多跳路由时,根据簇间通信能耗、正向传输距离和剩余能量确定路由代价函数,选择函数代价最优的簇头担任中继节点。实验结果表明,EBUR稳定性高且有效延长了网络生存周期,同时为充电策略提供了均衡的环境基础。在充电阶段,本文提出了基于非均匀分簇的充电策略(Charging Strategy of Uneven Clustering,CSUC),在非均匀分簇的基础上,以簇为单位根据地理位置与剩余时间联合优先度算法,计算出充电优先度,形成待充电序列。最后针对多充电任务情况,提出了充电小车数量算法,其将待充电序列进行分割,计算出网络需要充电小车的数量。仿真实验表明,基于非均匀分簇的联合优先度充电算法,有效缩短了充电路径,降低了充电次数,拥有较高的网络效用,可更高效的进行能量补充。

关键词：可充电无线传感器网络簇头选举非均匀分簇充电策略充电车数量

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