基于無線傳感器網(wǎng)絡低功耗節(jié)點設計的關鍵技術研究.pdf

1、由于受到體積和成本等方面的限制,無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點絕大多數(shù)情況下只能采用自身攜帶的電池供電,然而對于由成千上萬節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡而言,對電池的更換是異常困難也是幾乎不可能的；但是在實際應用中無線傳感器網(wǎng)絡的生存周期卻被要求在數(shù)月甚至數(shù)年,能量相對有限而且補充困難是限制無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)展應用的主要問題；因此,在保證完成正常監(jiān)測任務的前提下,如何在軟硬件設計中降低節(jié)點能耗,進而提高整個網(wǎng)絡的生命周期是無線傳感器網(wǎng)絡的研究必須解決的問題

2、。
　　 針對影響節(jié)點能耗的主要因素,通過分析傳感器網(wǎng)絡的整體結構、節(jié)點結構、通信方式和網(wǎng)絡覆蓋等,本文給出了無線傳輸能耗的數(shù)學模型；并對單一節(jié)點節(jié)能技術、數(shù)據(jù)融合技術和跨層節(jié)能算法等無線傳感器網(wǎng)絡關鍵節(jié)能技術進行了分析總結,重點分析比較了無線傳感器網(wǎng)絡中經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)點的軟硬件設計來分析節(jié)點的各部分能耗值,進一步明確了節(jié)點傳感狀態(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,為整體實驗中的側重點提供理論基礎；通過硬件設計詳細了解了節(jié)點的各部分組成、分析了各部分作用和它們之間的協(xié)作原理。
　　 因為在大部分實際應用中,例如壓力、流量、液位、溫度、濕度、濃度、距離、角度等都會存在一個節(jié)點傳感的數(shù)據(jù)與時間的相關性,可以通過分析實際工況,利用已有數(shù)據(jù)分析傳感對象的數(shù)據(jù)變化規(guī)律建立預測式,也可利用節(jié)點傳感的數(shù)據(jù)類型分別建立不同的預測式,通過預測式對應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)與該預測式產生的預測值進行比較,只對可信的傳感數(shù)據(jù)才進行處理發(fā)送,因此本文在分析了以往針對單一節(jié)點降低能耗的技術基礎上提出了智能發(fā)送機制(Intelligenttransmission mechanism,ITM),利用ITM,一方面降低了單一節(jié)點自身的數(shù)據(jù)發(fā)送功耗,另一方面也降低了匯聚節(jié)點的接收功耗；以此為基礎減少節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)以及節(jié)點間的數(shù)據(jù)通信量,降低節(jié)點能耗,延長節(jié)點使用壽命,進而來延長整個無