可充电无线传感器网络数据收集和充电调度联合研究

发布时间：2022-07-13 19:34

　　基于磁耦合谐振的无线充电技术为解决无线传感器网络的能量问题提供了解决方法。但在保证网络可持续运行的情况下,如何利用无线充电技术并结合移动数据收集策略提高设备工作效率和满足网络动态数据收集需求至关重要。本文以延长无线传感器网络寿命,维持节点正常工作,提高移动设备充电效率和降低移动数据收集时延为目标,完成的主要工作如下:（1）基于固定分区的单移动设备单跳数据收集和能量补充策略。根据无线充电的有效充电范围,设计固定分区策略提高设备一对多充电效率。综合考虑移动数据的收集时间、节点剩余能量和节点缓存数据量等,以最大化网络最小能量、维持节点正常工作和降低数据延迟为优化目标,设计遗传算法选出较优的设备移动路径。仿真结果表明,所提策略能够最大化网络最小能量,延长网络寿命,保证数据收集覆盖和移动访问时间较小。（2）基于动态分区和混合多跳传输的单移动设备数据收集和充电路径规划策略。针对固定划分充电区域可能带来的充电区域内节点充电时间差异性较大,提出一种基于自适应充电请求阈值设定的动态充电区域划分策略,考虑移动设备数据收集覆盖,提出一种多跳传输数据收集路由确定策略。讨论考虑节点最快死亡、考虑最近邻路径优先和... 

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 无线充电技术的研究进展
        1.2.2 可充电无线传感器网络中充电调度的研究进展
        1.2.3 无线传感器网络中数据收集的研究进展
        1.2.4 可充电无线传感器网络中数据收集和能量补充联合研究进展
    1.3 主要研究内容和组织结构
    1.4 本章小结
第2章 固定分区单跳数据收集和能量补充策略
    2.1 引言
    2.2 模型分析
        2.2.1 网络模型
        2.2.2 移动设备移动模型
        2.2.3 传感器节点能量消耗和补充模型
        2.2.4 传感器节点自我管理模型
        2.2.5 数据收集和能量补充问题模型
    2.3 单设备移动数据收集和能量补充联合规划策略
        2.3.1 节点区域划分策略
        2.3.2 移动设备行为分析
        2.3.3 基于遗传算法的路径选择策略
        2.3.4 移动数据收集和能量补充联合策略
    2.4 实验结果及分析
        2.4.1 场景和参数设置
        2.4.2 实验结果及分析
    2.5 本章小结
第3章 动态分区混合多跳数据收集和充电路径规划策略
    3.1 引言
    3.2 模型分析
        3.2.1 网络模型
        3.2.2 移动设备移动模型
        3.2.3 传感器节点能量消耗和补充模型
        3.2.4 节点传输状态管理模型
        3.2.5 数据收集和能量补充问题模型
    3.3 动态分区混合多跳移动数据收集和充电路径规划策略
        3.3.1 节点动态分区策略
        3.3.2 移动设备数据收集路由策略
        3.3.3 充电请求阈值自适应管理策略
    3.4 考虑混合多跳传输的单移动设备移动数据收集和能量补充策略
        3.4.1 考虑多种因素的路径选择策略
        3.4.2 路径选择策略分析
        3.4.3 考虑混合多跳传输的单移动设备移动数据收集和能量补充策略
    3.5 实验结果及分析
        3.5.1 场景和参数设置
        3.5.2 实验结果及分析
    3.6 本章小结
第4章 能量受限的多移动设备任务分配策略
    4.1 引言
    4.2 模型分析
        4.2.1 网络模型
        4.2.2 移动设备能耗模型
        4.2.3 协作充电模型
        4.2.4 节点状态模型
        4.2.5 问题模型
    4.3 多移动设备数据收集和充电任务任务分配策略
        4.3.1 节点选择策略
        4.3.2 移动设备任务分配约束
        4.3.3 数据收集和充电任务分配策略
    4.4 实验结果及分析
        4.4.1 场景和参数设置
        4.4.2 实验结果及分析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]无线可充电传感器网络中充电规划研究进展[J]. 胡诚,汪芸,王辉.  软件学报. 2016(01)
[2]多基站可充电无线传感器网络建模及优化研究[J]. 丁煦,韩江洪,石雷,魏振春.  电子测量与仪器学报. 2015(04)
[3]智能建筑室内环境分布式可计算WSN任务调度研究[J]. 高治军,王洪玉,王鑫,韩忠华.  传感技术学报. 2014(03)
[4]磁耦合谐振式无线电能传输系统建模与分析[J]. 骆彦廷,杨拥民,陈仲生.  中国集成电路. 2013(08)
[5]非接触供电装置研究与设计[J]. 赵洛印,李杰,田金艳,李盼福,王中钰.  科技创新与应用. 2013(12)
[6]磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J]. 赵争鸣,张艺明,陈凯楠.  中国电机工程学报. 2013(03)
[7]无线传感器网络时变充电和动态数据路由算法研究[J]. 韩江洪,丁煦,石雷,韩东,魏振春.  通信学报. 2012(12)
[8]无线传感器网络中节点非均匀分布的能量空洞问题[J]. 吴小兵,陈贵海.  计算机学报. 2008(02)
[9]短距离无线通信技术及其融合发展研究[J]. 张方奎,张春业.  电测与仪表. 2007(10)
[10]无线传感器网络综述[J]. 马祖长,孙怡宁,梅涛.  通信学报. 2004(04)

博士论文
[1]无线传感器网络组网关键技术研究[D]. 刘强.电子科技大学 2012

硕士论文
[1]无线可充电传感器网络充电调度研究[D]. 陈琛.浙江工业大学 2017
[2]微型传感器能量自捕获技术研究[D]. 杨刘柱.西安工业大学 2014
[3]无线供电的无线传感器网络的研究[D]. 宫任.哈尔滨理工大学 2014



本文编号：3660639