三维无线传感器网络无线充电策略和动态路由算法研究
本文关键词：三维无线传感器网络无线充电策略和动态路由算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：沙漠、森林、峡谷等大规模监测场景下,无线传感器网络中采集节点往往采用电池供电,当电池电量耗尽后,如果不及时更换电池或者充电,节点就会失效。由于无线传感器网络布置的环境比较复杂,人工适时地更换电池费用昂贵。因此,非常有必要提出一种能量补给策略适时地对无线传感器网络中的节点进行能量补给,同时根据能量补给策略建立合理的路由方案,减少网络中能量的开销,解决无线传感器网络能量受限的问题。针对无线传感器网络寿命受电池能量制约的问题,利用无线能量传输技术对无线传感器网络节点进行充电,可以解决无线传感器网络的能量问题。以三维无线传感器网络为研究对象,无线充电设备最大驻站时间比为优化目标,依据网络中数据流和能量流的约束,依次提出了普通充电周期的连续时变模型、简化的连续时变模型。针对简化的连续时变模型求解的复杂性,通过变量代换和变量离散化等方法,得到了离散T+1阶段非线性模型及时间复杂度为多项式的离散T+1阶段线性规划模型。通过反证法证明了WCD遍历网络中节点的最优路径为三维最短Hamilton回路。完成了初始充电周期与普通充电周期的对接。通过仿真平台求解优化后的离散T+1阶段线性规划模型得到了20、50和100节点三维无线传感器网络的充电策略和路由方案。仿真结果表明,该策略对于20、50和100节点三维无线传感器网络可以分别获得58.83%、27.27%和23.58%的驻站比,解决三维无线传感器网络无线充电的最优化问题,可使无线传感器网络持续运行。
【关键词】：三维无线传感器网络 充电策略 动态路由 三维最短Hamilton回路 线性规划模型
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM910.6;TP212.9;TN929.5
【目录】：
- 致谢7-8
- 摘要8-9
- ABSTRACT9-14
- 第一章 绪论14-18
- 1.1 课题的研究背景和意义14-15
- 1.2 国内外研究现状15-16
- 1.3 课题来源及主要研究内容16-18
- 第二章 提升无线传感器网络寿命的相关技术18-27
- 2.1 无线传感器网络概述18-22
- 2.1.1 无线传感器网络系统结构18-20
- 2.1.2 无线传感器网络的特点20-21
- 2.1.3 无线传感器网络的未来发展21-22
- 2.2 提升无线传感器网络寿命的方法22-25
- 2.2.1 无线传感器网络寿命的定义22-23
- 2.2.2 提升无线传感器网络寿命的方法23-25
- 2.3 无线能量传输技术与无线传感器网络25-26
- 2.4 本章小结26-27
- 第三章 三维无线传感器网络无线充电策略模型的建立27-36
- 3.1 问题描述27-29
- 3.2 普通充电周期的定义29-31
- 3.3 普通充电周期连续时变模型31-32
- 3.4 普通充电周期连续时变模型的简化32-34
- 3.5 本章小结34-36
- 第四章 三维无线传感器网络无线充电策略模型的优化36-45
- 4.1 普通充电周期的离散T+1阶段非线性模型36-39
- 4.2 普通充电周期的离散T+1阶段线性模型39-40
- 4.3 WCD遍历网络中节点的最优路径40-42
- 4.4 初始充电周期42-43
- 4.4.1 初始充电周期的定义42-43
- 4.4.2 初始充电周期与普通充电周期的衔接43
- 4.5 本章小结43-45
- 第五章 模型运算复杂度分析及系统仿真45-58
- 5.1 模型运算复杂度分析45-46
- 5.2 仿真平台介绍46-47
- 5.2.1 LINDO46
- 5.2.2 MATLAB46-47
- 5.3 仿真参数设置47-48
- 5.4 仿真结果与分析48-57
- 5.4.1 20节点3-D WSN48-55
- 5.4.2 50及100节点3-D WSN55-57
- 5.5 本章小结57-58
- 第六章 总结与展望58-60
- 6.1 总结58-59
- 6.2 展望59-60
- 参考文献60-64
- 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况64-65
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