无线传感器网络能耗管理与应用研究
发布时间：2020-12-11 08:22
20世纪以来,随着物联网技术的快速发展,无线传感器网络(WSN)作为物联网的支撑技术也从军事应用拓展到各行业的应用中。大量具有感知、计算能力、通信能力的节点通过无线通信的方式组成一个灵活、自组织的无线传感器网络。传感器网络的主要任务是对目标信息采集,传输到汇聚节点(Sink)以供上层进行分析。但无线传感器网络中的通信主体——传感器节点通常是能量受限并随机部署在外部恶劣环境中,因此,节点的节能需求是无线传感器网络软硬件设计都必须面对的问题。如何提高网络的生存时间,使网络节点的能量得到高效利用和平衡网络各处的能耗速率具有重要的研究价值和挑战。在本文中,我们对基本的传感器网络通过节点的传播半径建立分环模型得到网络各处的理论能耗情况。并将理论情况下的能耗与实际网络仿真情况进行对比,验证本文模型的有效性。论文的主要工作和创新点如下:1、在分环网络模型下对网络中节点进行分簇,为了均衡各环的节点能耗,设置内外环不均匀分簇,通过计算得到使各环簇头能耗近似均衡时各环的簇数量。为了减少实际应用中的随机因素对理论的偏差,本文通过改进传统LEACH协议的簇头选举公式,在选举簇头时联合节点的当前能量和簇间距两个...
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器网络模型
图 2-1 传感器网络模型2.1.2 传感器节点在不同的应用中，传感器的具体设计、功能、外形等可能会有很大的差异，但是它们的基础结构大同小异。节点的典型硬件结构如图 2-2 所示，通常由四个模块组成：传感器模块、处理器模块、无线射频模块和能量供应模块[28]。这四个大的模块又可以细分为一些具体的模块如传感器，AD 转换电路、处理器、存储器、射频模块、电池和电路管理电路等。其中传感器模块中的传感器和 AD 转换电路负责感知和采集信息并将之转换为数字信号，常见的传感器类型有温湿度传感器，光照传感器，加速度传感器等。处理器模块的作为整个节点的中央处理模块，承担了协调调度整个节点的操作，任务，通信的功能；控制数据的收发并且能对数据进行一定的处理和存储，可以看作是整个节点的“大脑”。射频模块负责同其它节点或 Sink 进行无线通信，电池和电源管理电路为整个节点的工作提供能量。
硕士学位论文节点软件环境络可以理解为是由许多有限通信能力和计算能。在不同的网络应用中，所设计的节点的操作入式系统，如 VxWorks、Wince、Linux、QNX 高[29]。传感器节点的处理器一般是硬件资源有点的工作较为简单，并不需要传统的操作系统件系统，虚拟内存等。为了能满足传感器节点，加州大学设计了一个专门针对传感器平台可系统[30]。TinyOS 是针对传感器的一个轻量级系用。网络协议栈及有关各层的节能策略栈是网络协议分层结构和网络协议的统称。无以划分为如图 2-3 所示的几层：
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网环境下数据转发模型研究[J]. 李继蕊,李小勇,高雅丽,高云全,方滨兴. 软件学报. 2018(01)
[2]一种基于时空相关性和异常检测的改进WSN节能策略[J]. 万叶晶,叶继华,江爱文. 传感技术学报. 2017(08)
[3]无线传感网中基于能量均衡的机会路由算法[J]. 王雷,王珺,朱志伟,吴涵. 计算机技术与发展. 2017(04)
[4]无线传感器网络节点定位研究综述[J]. 吕淑芳. 传感器与微系统. 2016(05)
[5]多稀疏基分簇压缩感知的WSN数据融合方法[J]. 朱路,刘媛媛,慈白山,潘泽中. 传感技术学报. 2016(03)
[6]传感器的最新应用与发展[J]. 罗林,胥玉萍,宋春华. 信息通信. 2016(03)
[7]传感器技术在自动控制系统中的应用及发展趋势[J]. 周方方. 科技与企业. 2016(05)
[8]一种基于LEACH的异构WSN能量均衡成簇协议[J]. 叶继华,王文,江爱文. 传感技术学报. 2015(12)
[9]无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用[J]. 俞姝颖,吴小兵,陈贵海,戴海鹏,洪卫星. 软件学报. 2015(06)
[10]面向WSN的自适应模糊功率控制算法研究[J]. 邵奇可,冯淑娜,毛科技. 传感技术学报. 2015(04)
博士论文
[1]基于无线传感器网络的选择协作传输方法研究[D]. 李敏.重庆大学 2014
[2]无线传感网中事件监测的压缩感知与异常检测算法研究[D]. 陈分雄.中国地质大学 2013
硕士论文
[1]基于LEACH协议的无线传感器网络数据融合技术的研究[D]. 耿同同.青岛科技大学 2017
[2]基于传感器网络的水环境监测系统[D]. 王英帅.杭州电子科技大学 2015
[3]无线传感器网络路由协议的安全性研究与分析[D]. 徐菁风.南京航空航天大学 2015
[4]基于模糊逻辑控制理论的HEED分簇方案的改进与实现[D]. 黄洁.南京邮电大学 2014
[5]基于多传感器数据融合的无线环境监测系统[D]. 李文琛.南京理工大学 2014
[6]无线传感器节点在WSN中能耗模型的研究[D]. 何川.昆明理工大学 2013
[7]分簇无线传感器网络中跨层频谱感知方法的研究[D]. 杨耘悦.南京邮电大学 2013
[8]基于粒子群的WSN低能耗路由协议的研究[D]. 王晓慧.太原理工大学 2012
[9]嵌入式Linux系统实时性的研究[D]. 王毅.南昌大学 2010
本文编号：2910197
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器网络模型
图 2-1 传感器网络模型2.1.2 传感器节点在不同的应用中，传感器的具体设计、功能、外形等可能会有很大的差异，但是它们的基础结构大同小异。节点的典型硬件结构如图 2-2 所示，通常由四个模块组成：传感器模块、处理器模块、无线射频模块和能量供应模块[28]。这四个大的模块又可以细分为一些具体的模块如传感器，AD 转换电路、处理器、存储器、射频模块、电池和电路管理电路等。其中传感器模块中的传感器和 AD 转换电路负责感知和采集信息并将之转换为数字信号，常见的传感器类型有温湿度传感器，光照传感器，加速度传感器等。处理器模块的作为整个节点的中央处理模块，承担了协调调度整个节点的操作，任务，通信的功能；控制数据的收发并且能对数据进行一定的处理和存储，可以看作是整个节点的“大脑”。射频模块负责同其它节点或 Sink 进行无线通信，电池和电源管理电路为整个节点的工作提供能量。
硕士学位论文节点软件环境络可以理解为是由许多有限通信能力和计算能。在不同的网络应用中，所设计的节点的操作入式系统，如 VxWorks、Wince、Linux、QNX 高[29]。传感器节点的处理器一般是硬件资源有点的工作较为简单，并不需要传统的操作系统件系统，虚拟内存等。为了能满足传感器节点，加州大学设计了一个专门针对传感器平台可系统[30]。TinyOS 是针对传感器的一个轻量级系用。网络协议栈及有关各层的节能策略栈是网络协议分层结构和网络协议的统称。无以划分为如图 2-3 所示的几层：
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网环境下数据转发模型研究[J]. 李继蕊,李小勇,高雅丽,高云全,方滨兴. 软件学报. 2018(01)
[2]一种基于时空相关性和异常检测的改进WSN节能策略[J]. 万叶晶,叶继华,江爱文. 传感技术学报. 2017(08)
[3]无线传感网中基于能量均衡的机会路由算法[J]. 王雷,王珺,朱志伟,吴涵. 计算机技术与发展. 2017(04)
[4]无线传感器网络节点定位研究综述[J]. 吕淑芳. 传感器与微系统. 2016(05)
[5]多稀疏基分簇压缩感知的WSN数据融合方法[J]. 朱路,刘媛媛,慈白山,潘泽中. 传感技术学报. 2016(03)
[6]传感器的最新应用与发展[J]. 罗林,胥玉萍,宋春华. 信息通信. 2016(03)
[7]传感器技术在自动控制系统中的应用及发展趋势[J]. 周方方. 科技与企业. 2016(05)
[8]一种基于LEACH的异构WSN能量均衡成簇协议[J]. 叶继华,王文,江爱文. 传感技术学报. 2015(12)
[9]无线传感器网络在桥梁健康监测中的应用[J]. 俞姝颖,吴小兵,陈贵海,戴海鹏,洪卫星. 软件学报. 2015(06)
[10]面向WSN的自适应模糊功率控制算法研究[J]. 邵奇可,冯淑娜,毛科技. 传感技术学报. 2015(04)
博士论文
[1]基于无线传感器网络的选择协作传输方法研究[D]. 李敏.重庆大学 2014
[2]无线传感网中事件监测的压缩感知与异常检测算法研究[D]. 陈分雄.中国地质大学 2013
硕士论文
[1]基于LEACH协议的无线传感器网络数据融合技术的研究[D]. 耿同同.青岛科技大学 2017
[2]基于传感器网络的水环境监测系统[D]. 王英帅.杭州电子科技大学 2015
[3]无线传感器网络路由协议的安全性研究与分析[D]. 徐菁风.南京航空航天大学 2015
[4]基于模糊逻辑控制理论的HEED分簇方案的改进与实现[D]. 黄洁.南京邮电大学 2014
[5]基于多传感器数据融合的无线环境监测系统[D]. 李文琛.南京理工大学 2014
[6]无线传感器节点在WSN中能耗模型的研究[D]. 何川.昆明理工大学 2013
[7]分簇无线传感器网络中跨层频谱感知方法的研究[D]. 杨耘悦.南京邮电大学 2013
[8]基于粒子群的WSN低能耗路由协议的研究[D]. 王晓慧.太原理工大学 2012
[9]嵌入式Linux系统实时性的研究[D]. 王毅.南昌大学 2010
本文编号：2910197
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