面向區(qū)域覆蓋的能量獲取傳感器網(wǎng)絡(luò)休眠調(diào)度算法.pdf

1、近年來，作為高科技產(chǎn)業(yè)中信息獲取最重要最基本的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，在區(qū)域覆蓋監(jiān)測方面應(yīng)用十分廣泛。特別是用于無人或危險區(qū)域長期監(jiān)測時，節(jié)點(diǎn)通常難以更換，因此節(jié)能是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中優(yōu)先考慮的問題。能量獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)緩解了網(wǎng)絡(luò)生命周期和性能的矛盾限制，但傳感器節(jié)點(diǎn)單次獲取的能量依然有限，而休眠調(diào)度作為典型的節(jié)能技術(shù)，通過調(diào)度節(jié)點(diǎn)輪流進(jìn)入休眠狀態(tài)，能有效地提高能效，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。但目前鮮少有研究關(guān)注用于區(qū)域覆蓋的可能量獲

2、取傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度，鑒于此本文提出面向區(qū)域覆蓋的能量獲取傳感器節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度算法，致力于解決在滿足要求的區(qū)域覆蓋率和節(jié)點(diǎn)間能耗平衡的前提下，如何使可能量獲取傳感器網(wǎng)絡(luò)持久不間斷運(yùn)行的問題，主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　與以往傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)考慮的能量使用極限不同，可能量獲取節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度更多地關(guān)注獲取的環(huán)境能量帶來的變化?；诖颂岢龌诰嚯x的內(nèi)外限制兩階段節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度算法，從基于距離的區(qū)域覆蓋節(jié)點(diǎn)分組算法和能量評估函數(shù)兩方面逐步調(diào)度節(jié)

3、點(diǎn)工作模式。首先以太陽能為例對面向區(qū)域覆蓋能量獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，設(shè)計(jì)能量管理策略，然后提出了基于距離的區(qū)域覆蓋節(jié)點(diǎn)分組算法，保證覆蓋率，接著利用節(jié)點(diǎn)已充電次數(shù)與節(jié)點(diǎn)當(dāng)前剩余能量構(gòu)建能量評估函數(shù)來選擇合適的活躍節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行休眠。仿真結(jié)果顯示算法不需要準(zhǔn)確的位置信息就能滿足覆蓋，同時延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期。
　　提出基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的用于區(qū)域覆蓋的能量獲取兩階段節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度算法，從基于優(yōu)先算子的區(qū)域覆蓋節(jié)點(diǎn)分組算法和基于 Q學(xué)

4、習(xí)活躍節(jié)點(diǎn)選擇算法兩方面逐步調(diào)度節(jié)點(diǎn)工作模式。節(jié)點(diǎn)分組利用優(yōu)先算子優(yōu)先考慮了稀疏區(qū)域的節(jié)點(diǎn)來保證要求的覆蓋率，之后將 Q學(xué)習(xí)擴(kuò)展應(yīng)用于太陽能獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，建立一個組合內(nèi)的多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的團(tuán)隊(duì) Q學(xué)習(xí)模型，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)策略和動作選擇策略，指導(dǎo)組內(nèi)節(jié)點(diǎn)在適應(yīng)動態(tài)環(huán)境下協(xié)作學(xué)習(xí)工作模式選擇，通過不斷地進(jìn)行活躍節(jié)點(diǎn)角色轉(zhuǎn)換，讓其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠，完成整個團(tuán)隊(duì)的休眠調(diào)度學(xué)習(xí)。與現(xiàn)有算法對比結(jié)果顯示提出的算法能有效地通過感知環(huán)境來調(diào)整組內(nèi)節(jié)點(diǎn)模式，平衡