基于對偶理論的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能優(yōu)化算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡融合通信、傳感器、自動控制、系統(tǒng)優(yōu)化等多學科技術，作為一種有效的狀態(tài)感知、信息采集和目標跟蹤的工具，應用前景十分廣泛，日益成為國內(nèi)外研究的熱點。雖然無線傳感器網(wǎng)絡在眾多領域中表現(xiàn)出優(yōu)越的應用性能，但同時也面臨很多新的問題和挑戰(zhàn)需要去解決。其中，最大的問題莫過于如何能在能源有限的無線傳感器網(wǎng)絡中，以有效的方式使用系統(tǒng)資源以延長整個網(wǎng)絡的生存時間。
　　本文基于對偶優(yōu)化理論，主要從路由協(xié)議設計和速率控制兩個方面對無線傳感

2、器網(wǎng)絡節(jié)能問題進行研究。
　　論文第一部分針對無線傳感器網(wǎng)絡中節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的冗余性，主要研究了基于數(shù)據(jù)融合技術路由協(xié)議設計問題。引入數(shù)據(jù)融合率的概念來定義傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)融合能力，提出了一種新的基于數(shù)據(jù)融合的能量有效的路由算法，來尋求鏈路流量在網(wǎng)絡上的最佳分配方案以最大化網(wǎng)絡壽命。將該問題轉化為線性優(yōu)化模型，采用對偶算法求得最優(yōu)解，設計了分布式的主對偶算法。該算法能夠有效降低數(shù)據(jù)通信量，均衡節(jié)點間能量消耗，延長網(wǎng)絡的生存時間。

3、r>　　網(wǎng)絡壽命和應用性能是無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議設計中兩個極為重要而又互相沖突的設計目標。因此，論文第二部分主要對網(wǎng)絡壽命最大化和應用性能最大化之間的折衷關系進行研究。本文采用網(wǎng)絡效用最大化框架來描述傳感器節(jié)點采集信息量的多少，作為衡量網(wǎng)絡應用性能的一個評價指標。通過引入折衷因子，建立網(wǎng)絡效用和網(wǎng)絡壽命最大化的組合優(yōu)化模型。針對此問題，利用原-對偶方法對優(yōu)化問題進行求解，設計了分布式的最優(yōu)速率控制算法。仿真結果表明，通過調節(jié)折衷因子，可以