面向物联网的无线传感器网络低能耗路由感知技术研究

发布时间：2021-02-14 00:02

　　无线传感器网络作为人与物、人与环境相互联系的接口,在国防军事、工业生产、生活娱乐等各个方面都具有广泛的应用。各个产业对无线传感器网络的关注越来越多,对其性能指标的要求也越来越高。无线传感器网络通常由大量微型的传感器构成,对环境进行自动感知,并将数据自动传输到数据汇聚中心,实现对环境、事务的监测、追踪、报警等功能。无线传感器节点一般采用电池供电,有限的能量对其工作寿命是最大的考验。因此,如何实现无线传感器网络的低能耗运行一直是研究的热点问题。本文以降低无线传感器网络的能量消耗为主要目标,并同时提升网络运行的端到端延迟、收包率等性能,重点研究了无线传感器网络中的低能耗数据收集路由算法和自适应环境感知方法。·针对感知节点带有自私属性的无线传感器网络中数据收集问题,提出了一种基于博弈论的区域分布式低能耗分簇路由协议算法（Localized Game Theory based energy efficient Clustering algorithm,简称LGTC路由算法）。在带有自私属性的无线传感器网络中,每个节点尽可能地节省自身能量,尽量避免转发其他节点的数据包,而希望自己的数据包能被其他节... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
缩写、符号清单、术语表
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 无线传感器网络概述
        1.2.1 无线传感器网络的结构与特点
        1.2.2 无线传感器网络的研究现状与应用概况
        1.2.3 无线传感器网络面临的挑战
    1.3 论文主要研究工作及组织结构
        1.3.1 主要研究内容及创新点
        1.3.2 论文组织结构
2 无线传感器网络路由感知技术概述
    2.1 路由协议研究现状
    2.2 典型路由算法及分析
    2.3 感知节点能量消耗模型
    2.4 无线信号传播模型
    2.5 本章小结
3 基于博弈论的无线传感器网络分簇路由算法
    3.1 引言
    3.2 问题描述
    3.3 簇头选择博弈设计
        3.3.1 网络模型
        3.3.2 簇头选择博弈规则
        3.3.3 纳什均衡与最优收益
        3.3.4 簇头博弈分析
    3.4 基于博弈论的分簇路由算法
        3.4.1 临时簇头选举
        3.4.2 正式簇头确定
        3.4.3 簇形成
        3.4.4 簇头博弈参数设定
    3.5 实验验证与分析
        3.5.1 实验参数设置
        3.5.2 性能评价指标
        3.5.3 网络生命周期分析
        3.5.4 能量消耗均衡性分析
        3.5.5 收包率分析
        3.5.6 网络规模影响分析
        3.5.7 博弈距离影响分析
    3.6 本章小结
4 能量高效与低延迟路由算法
    4.1 引言
    4.2 问题描述
    4.3 基于期望剩余传输次数的路由算法
        4.3.1 网络模型
        4.3.2 路由判据设计
        4.3.3 路由算法设计
        4.3.4 路由算法理论分析
    4.4 实验与结果分析
        4.4.1 实验设置
        4.4.2 性能评价指标
        4.4.3 能耗特性分析
        4.4.4 网络生命周期分析
        4.4.5 能量均衡性分析
        4.4.6 收包率分析
        4.4.7 端到端延迟分析
        4.4.8 通信距离影响分析
        4.4.9 实际测试验证
    4.5 本章小结
5 面向不稳定通信链路的自适应占空比控制算法
    5.1 引言
    5.2 问题描述
    5.3 基于信道感知的占空比控制算法
        5.3.1 链路质量评估方法
        5.3.2 信道感知模组设计
        5.3.3 En-MAC算法设计
        5.3.4 SEN-MAC算法设计
    5.4 实验验证与分析
        5.4.1 实验设置
        5.4.2 无线信道可用性评估分析
        5.4.3 数据包传输情况分析
        5.4.4 端到端延迟分析
        5.4.5 能量消耗分析
        5.4.6 网络规模影响分析
        5.4.7 实际测验结果分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间的主要成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]京东物流昆山无人分拣中心成功运行[J]. 任芳.  物流技术与应用. 2017(10)
[2]水质监测传感器数据采集节点的设计和实现[J]. 肖璟博,陈敏,刘云涛,刘云超,陈杰.  浙江大学学报(工学版). 2017(07)
[3]工业4.0和智能制造[J]. 张曙.  机械设计与制造工程. 2014(08)
[4]基于无线传感器网络的水产养殖水质监测系统开发与试验[J]. 黄建清,王卫星,姜晟,孙道宗,欧国成,卢康榉.  农业工程学报. 2013(04)
[5]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君.  电子与信息学报. 2013(01)
[6]基于虚拟场的能量高效传感器网络地理路由[J]. 高庆,李善平,杨朝晖.  浙江大学学报(工学版). 2012(01)
[7]一种面向物联网的无线传感器网络优化部署策略(英文)[J]. 刘强,黄小红,冷延鹏,李龙江,毛玉明.  中国通信. 2011(08)
[8]交通无线传感器网络研究进展[J]. 孙荣丽,王睿,崔莉.  计算机研究与发展. 2011(S2)
[9]物联网的技术思想与应用策略研究[J]. 朱洪波,杨龙祥,于全.  通信学报. 2010(11)
[10]无线传感器网络应用系统最新进展综述[J]. 洪锋,褚红伟,金宗科,单体江,郭忠文.  计算机研究与发展. 2010(S2)

博士论文
[1]面向物联网的无线网络路由及节点定位研究[D]. 田洪亮.吉林大学 2017
[2]无线传感器网络中几个关键问题的优化建模与算法研究[D]. 叶苗.西安电子科技大学 2016
[3]面向微电网的无线传感器网络能效和时滞特性研究[D]. 李珂.重庆大学 2015



本文编号：3032789