基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低功耗節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于受到體積和成本等方面的限制,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)絕大多數(shù)情況下只能采用自身攜帶的電池供電,然而對(duì)于由成千上萬節(jié)點(diǎn)組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)而言,對(duì)電池的更換是異常困難也是幾乎不可能的；但是在實(shí)際應(yīng)用中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存周期卻被要求在數(shù)月甚至數(shù)年,能量相對(duì)有限而且補(bǔ)充困難是限制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展應(yīng)用的主要問題；因此,在保證完成正常監(jiān)測(cè)任務(wù)的前提下,如何在軟硬件設(shè)計(jì)中降低節(jié)點(diǎn)能耗,進(jìn)而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究必須解決的問題

2、。
　　 針對(duì)影響節(jié)點(diǎn)能耗的主要因素,通過分析傳感器網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、通信方式和網(wǎng)絡(luò)覆蓋等,本文給出了無線傳輸能耗的數(shù)學(xué)模型；并對(duì)單一節(jié)點(diǎn)節(jié)能技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)和跨層節(jié)能算法等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析總結(jié),重點(diǎn)分析比較了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典的媒體訪問控制算法、節(jié)能算法、協(xié)議和策略等問題。
　　 本文通過單一節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)來分析節(jié)點(diǎn)的各部分能耗值,進(jìn)一步明確了節(jié)點(diǎn)傳感狀態(tài)、發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)、空閑狀態(tài)

3、、數(shù)據(jù)處理狀態(tài)和休眠狀態(tài)下的能耗比重,為整體實(shí)驗(yàn)中的側(cè)重點(diǎn)提供理論基礎(chǔ)；通過硬件設(shè)計(jì)詳細(xì)了解了節(jié)點(diǎn)的各部分組成、分析了各部分作用和它們之間的協(xié)作原理。
　　 因?yàn)樵诖蟛糠謱?shí)際應(yīng)用中,例如壓力、流量、液位、溫度、濕度、濃度、距離、角度等都會(huì)存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感的數(shù)據(jù)與時(shí)間的相關(guān)性,可以通過分析實(shí)際工況,利用已有數(shù)據(jù)分析傳感對(duì)象的數(shù)據(jù)變化規(guī)律建立預(yù)測(cè)式,也可利用節(jié)點(diǎn)傳感的數(shù)據(jù)類型分別建立不同的預(yù)測(cè)式,通過預(yù)測(cè)式對(duì)應(yīng)的外部變量來獲得傳感數(shù)

4、據(jù)的可信值范圍,將傳感器獲得的數(shù)據(jù)與該預(yù)測(cè)式產(chǎn)生的預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較,只對(duì)可信的傳感數(shù)據(jù)才進(jìn)行處理發(fā)送,因此本文在分析了以往針對(duì)單一節(jié)點(diǎn)降低能耗的技術(shù)基礎(chǔ)上提出了智能發(fā)送機(jī)制(Intelligenttransmission mechanism,ITM),利用ITM,一方面降低了單一節(jié)點(diǎn)自身的數(shù)據(jù)發(fā)送功耗,另一方面也降低了匯聚節(jié)點(diǎn)的接收功耗；以此為基礎(chǔ)減少節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)以及節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)通信量,降低節(jié)點(diǎn)能耗,延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)使用壽命,進(jìn)而來延長(zhǎng)整個(gè)無