障礙環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡移動充電路徑優(yōu)化策略.pdf

1、障礙環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡移動充電障礙環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡移動充電路徑優(yōu)化策略路徑優(yōu)化策略OptimizationonMobilegingPathinWirelessSenswksAmongObstacles學科專業(yè)：控制科學與工程研究生：孔祥雪指導教師：劉麗萍副教授天津大學電氣與自動化工程學院二零一六年十一月I摘要在無線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSenswks，WSNs）中，采用移動設備（Mobileger，MC）對節(jié)點進行無線充電和

2、數(shù)據(jù)收集，可以在一定程度上解決節(jié)點能量受限的問題。考慮在實際應用中，障礙的存在不僅會導致節(jié)點之間的通信障礙，而且會影響移動設備的路線規(guī)劃，進而影響網(wǎng)絡性能。因此本文研究了障礙環(huán)境下基于移動設備MC的節(jié)點充電及數(shù)據(jù)收集問題，提出了移動設備MC移動路徑的優(yōu)化策略。主要工作包括以下幾個部分：1）研究了障礙環(huán)境下的移動設備的數(shù)據(jù)收集和充電路徑優(yōu)化問題，提出了連通矩陣、最短跳數(shù)矩陣和節(jié)點合適度等參數(shù)，描述節(jié)點彼此之間的連通關系和距離關系。2）分析

3、了能量約束下的路徑優(yōu)化問題，提出了低時延的路徑優(yōu)化策略LDMC(LowdelaymobilegingstrategyLDMC)；考慮充電節(jié)點的剩余能量，提出了基于剩余能量的路徑優(yōu)化策略REMC(OptimalresidualenergymobilegingstrategyREMC)；綜合考慮簇頭節(jié)點的剩余能量以及數(shù)據(jù)收集時延，提出了基于節(jié)點充電權值的路徑優(yōu)化策略CWMC(Mobilegingstrategybasedongingweig

4、ht)。3）證明了障礙環(huán)境下的MC移動充電路徑優(yōu)化問題為NPC問題，并對提出的充電路徑優(yōu)化策略進行了仿真分析。比較了不同策略下的路徑長度、平均充電時延和剩余節(jié)點數(shù)，并分析了MC的移動速度和網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量對路徑長度、平均充電時延和網(wǎng)絡能耗的影響。結(jié)果顯示基于節(jié)點充電權值的路徑優(yōu)化策略CWMC的綜合性能較好。隨著MC移動速度的增加，MC的路徑長度保持不變，而平均充電時延和網(wǎng)絡能耗呈下降趨勢；隨著網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)量的增加，MC的路徑長度和網(wǎng)絡的能耗