能耗均衡無經(jīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)及在交通流監(jiān)測中的應(yīng)用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集合傳感測量、網(wǎng)絡(luò)通信、微電機系統(tǒng)以及嵌入式計算等多種學科知識的一門新興技術(shù)。由于傳感器節(jié)點體積小、成本低,其能量、處理能力、存儲容量和通信帶寬十分有限。在工程應(yīng)用中,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)流呈現(xiàn)非均勻匯聚的特性,會導致少數(shù)節(jié)點過度通信而較快地耗盡能量。網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能量消耗不均衡,將造成網(wǎng)絡(luò)生存期縮短和資源浪費。又由于節(jié)點維護或能量補充較難進行,因此,能量消耗問題極大地影響著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用效率。保證網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗不僅可以高效

2、利用節(jié)點能量,延長網(wǎng)絡(luò)生存期,而且可以提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的計算、存儲和通信能力。
   本文從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗模型、拓撲控制和路由算法三方面進行了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗的理論研究和仿真,并基于ZigBee技術(shù)搭建了一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)交通信息采集和傳輸系統(tǒng),進行了交叉口交通流采集實驗。主要工作和創(chuàng)新點如下:
   (1)在簇內(nèi)和簇間多跳異構(gòu)監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下,分別建立了六邊形小區(qū)和“裝箱”覆蓋條件下網(wǎng)絡(luò)的能

3、量消耗模型和壽命模型。在六邊形小區(qū)覆蓋條件下,以簇內(nèi)和簇間的兩類關(guān)鍵節(jié)點同時死亡作為求解目標,求得了網(wǎng)絡(luò)壽命模型的最優(yōu)解。在“裝箱”覆蓋條件下,建立了異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)工作于“二分”模式時的網(wǎng)絡(luò)壽命模型,并求解了大規(guī)模異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)壽命約束下的節(jié)點分布密度最優(yōu)解。
   (2)針對現(xiàn)有拓撲控制算法較多側(cè)重于盡可能減少網(wǎng)絡(luò)冗余而忽略了網(wǎng)絡(luò)容錯性和穩(wěn)定性的問題,提出了一個具有K容錯性的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制方案。該方案首先通過K容錯拓撲

4、控制算法建立了每個監(jiān)測節(jié)點和Sink節(jié)點的K條不相交路徑,隨后提出了一個接力節(jié)點布署算法,布署了最少量的接力節(jié)點使這些路徑連通。仿真結(jié)果表明該拓撲方案有效減少了網(wǎng)絡(luò)冗余,且有很好的穩(wěn)定性。
   (3)針對現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法僅考慮數(shù)據(jù)發(fā)送能耗的問題,建立了一種同時考慮接收和發(fā)送能耗的網(wǎng)絡(luò)模型。在該模型基礎(chǔ)上,提出了一種能耗均衡的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法。該算法通過設(shè)置能量閾值兩次簡化網(wǎng)絡(luò),并通過一個代價評估函數(shù)來重置能耗權(quán)

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