基于MiniSAT的无线传感器网络节点调度的研究
发布时间：2021-06-29 07:54
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）应用范围遍及各个领域,WSN最早被美国军方关注研究,其主要用于采集观察者所需要的信息,在恶劣的环境中,人类无法亲自采集信息,所以采用传感器来收集和感知特定区域范围内的各种信息,例如风速,音量,降水量等信息。每个传感器感知范围不同和其携带的能量有限,为了保证数据的完整性,我们一般会在监测环境中随机放置高密度的传感器节点,但这样通常以网络能量的巨大消耗为代价,而且没有考虑WSN的应用成本。目前节点调度算法的研究中,不能同时满足完全覆盖目标区域和WSN能源消耗最少的目的,通过对传感器各部分功能消耗能量的分析,发现当传感器节点休眠的时候,传感器节点的能源消耗最低,那么我们可以唤醒最少的节点使其工作,使其余的传感器节点进行休眠状态,同时达到完全覆盖区域和降低网络能源消耗的要求,所以本文基于这种思想来设计一种新的节点调度的算法。布尔逻辑的可满足性问题（Boolean Satisfifiability Problem,SAT）是一个NP完全问题,并且已经得到了解决,它是计算机理论和应用的核心问题并且在世界解决NP问题上处于领先...
【文章来源】：沈阳师范大学辽宁省
【文章页数】：42 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网络体系结构
测，部分区域被重复监测，产生冗余节点，造成能量浪费，成本上升，面对这样的情况，我们可以对传感器节点进行调度研究，使节点在休眠和唤醒两种状态间相互改变。在一些重要应用领域，对WSN的网络覆盖范围有很高的要求，所以本文把节点调度作为提高网络覆盖能力的一种有效手段进行研究设计[12]，本文将在后续章节设计研究对节点进行精确调度的算法。3.1传感器节点的体系结构对WSN内的传感器节点进行调度的时候，为了节省WSN的运行成本，会放低对节点的要求，简化节点的结构，但传感器节点的基本结构不会改变，它的基本结构如图3.1所示：图3.1传感器节点的体系结构(1)传感模块传感模块相当于感测模块，接收其他传感器传送的数据并对其进行转化。首先传感器模块中的传感器在监测区域采集紫外线强度，风力，光照，位移等物理量，其次传感器节点通过传感器模块中的交流/直流(AC/DC)方式，把收集到的模拟信号转换为数学信号，最终把信息传送给处理模块由其进行处理[13]。(2)处理模块处理模块相当于中枢模块，在传感器结构中有至关重要的作用，从传感器模块接收的信息在处理模块中进行处理，融合，调度，并进行存储。首先处理模块中的处理器对接收的信息进行处理，最后由其模块中的存储器对经过处理的信息进行保存，处理器和存储器两者进行互相调度，并且处理信息。由于这个模块的支持，传感器节点对处理信息和任务
基于MiniSAT的无线传感器网络节点调度的研究-11-调度的能力大大提升。(3)无线通信模块无线通信模块由三部分组成，包括收发器，网络，MAC，是不同传感器节点交互数据的媒介。无线通信模块相当于通信模块，通过通信的方式与其他传感器节点进行数据互换并且可以进行接收和发送操作。(4)电源供应模块电源供应模块相当于电源，电源的能量通常由微小的电池来提供，并且其为另外的三个模块提供能量，每个模块使用传感器节点能源的情形如图3.2所示：图3.2传感器节点的能源消耗从图3.2中可以看到，传感器节点的能源主要被无线通信，处理器及传感器三部分使用，无线通信部分又包括节点的发送，接收，空闲，睡眠。在无线通信部分，节点的发送部分使用能源的量最大，而且在整个传感器节点使用的能源中占比最高，同样可以看出，节点在休眠部分使用能源的量最小，而且在整个传感器节点使用的能源中占比最低，所以我们可以改进目前的节点调度算法，增加节点休眠的数目，使用最少的节点唤醒数目达到对区域的完全监测，减少WSN整体的能源消耗，这将是本文研究的重点。3.2无线传感器网络节点的感知模型现如今，WSN节点的感知模型有三种，是感知模型(Sensingprototype)，二元感知模型(BinarySensingModel)和概率感知模型(ProbabilisticSensingModel)[14]，但由于感知模型不经常使用，所以我们只介绍主要的两种感知模型:二元感知模型和概率感知模型，可以用图3.3表示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向能耗的无线传感器网络节点协同休眠机制[J]. 赵会峰,苏汉,胡文建,孙静. 信息技术. 2020(02)
[2]基于重启策略的学习子句优化方法[J]. 李壮,刘磊,张桐搏,吕帅. 东北大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]基于MATLAB/Simulink和LabVIEW的混凝土泵车搅拌冷却系统仿真[J]. 揭琳锋,周孔亢,郭振江,王波. 拖拉机与农用运输车. 2019(06)
[4]无线传感器网络数据安全融合技术的优化[J]. 齐世霞. 电子技术与软件工程. 2019(18)
[5]大坝廊道无线传感器网络节点布局优化[J]. 陈娟,徐蒙,周怡,李凤玲. 传感器与微系统. 2019(09)
[6]一个具有平均复杂性的SAT问题[J]. 苏鑫,胡红钢. 信息技术与网络安全. 2019(09)
[7]无线传感器网络节点的三维定位技术研究[J]. 高瑞娟,陈桂芬,李鹏. 长春理工大学学报(自然科学版). 2019(04)
[8]无线传感器网络基于改进遗传算法的节点调度[J]. 陈立万,杨震,李洪兵,陈强. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2019(03)
[9]美国国防部高级研究计划局开展颠覆性技术研究的经验与启示[J]. 任志宽,张百尚,李栋亮. 特区经济. 2019(05)
[10]基于联合节点行为策略的WSN覆盖控制算法[J]. 姬晓辉,孙泽宇,阎奔,李传锋. 计算机工程与应用. 2019(16)
博士论文
[1]SAT及其相关问题的精确算法研究[D]. 肖凡.华中科技大学 2019
硕士论文
[1]基于地理位置的WSN节点分化低功耗路由算法研究[D]. 张鹏飞.沈阳航空航天大学 2019
[2]无线传感器网络栅栏覆盖问题算法研究[D]. 黄留信.浙江工业大学 2019
[3]单采样下基于压缩感知的无线传感器网络节点三维定位方法研究[D]. 李颂.吉林大学 2019
[4]基于深度学习与概率推理的SAT随机局部搜索[D]. 谢泽星.华中科技大学 2019
[5]SAT问题的可满足性判定及其全解研究[D]. 任小芹.电子科技大学 2019
[6]基于改进遗传算法的无线传感网络覆盖优化研究[D]. 杨震.重庆三峡学院 2019
[7]无线传感器网络k-覆盖空洞检测算法研究[D]. 马文钰.东南大学 2019
[8]基于SAT辨识限速区间的三轴数控加工速度规划方法研究[D]. 苏志伟.华中科技大学 2018
[9]无线传感器网络节点低功耗电源管理芯片研究[D]. 谢伟杰.电子科技大学 2018
[10]基于扩展规则的#SAT求解算法研究[D]. 王强.吉林大学 2018
本文编号：3256061
【文章来源】：沈阳师范大学辽宁省
【文章页数】：42 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线传感器网络体系结构
测，部分区域被重复监测，产生冗余节点，造成能量浪费，成本上升，面对这样的情况，我们可以对传感器节点进行调度研究，使节点在休眠和唤醒两种状态间相互改变。在一些重要应用领域，对WSN的网络覆盖范围有很高的要求，所以本文把节点调度作为提高网络覆盖能力的一种有效手段进行研究设计[12]，本文将在后续章节设计研究对节点进行精确调度的算法。3.1传感器节点的体系结构对WSN内的传感器节点进行调度的时候，为了节省WSN的运行成本，会放低对节点的要求，简化节点的结构，但传感器节点的基本结构不会改变，它的基本结构如图3.1所示：图3.1传感器节点的体系结构(1)传感模块传感模块相当于感测模块，接收其他传感器传送的数据并对其进行转化。首先传感器模块中的传感器在监测区域采集紫外线强度，风力，光照，位移等物理量，其次传感器节点通过传感器模块中的交流/直流(AC/DC)方式，把收集到的模拟信号转换为数学信号，最终把信息传送给处理模块由其进行处理[13]。(2)处理模块处理模块相当于中枢模块，在传感器结构中有至关重要的作用，从传感器模块接收的信息在处理模块中进行处理，融合，调度，并进行存储。首先处理模块中的处理器对接收的信息进行处理，最后由其模块中的存储器对经过处理的信息进行保存，处理器和存储器两者进行互相调度，并且处理信息。由于这个模块的支持，传感器节点对处理信息和任务
基于MiniSAT的无线传感器网络节点调度的研究-11-调度的能力大大提升。(3)无线通信模块无线通信模块由三部分组成，包括收发器，网络，MAC，是不同传感器节点交互数据的媒介。无线通信模块相当于通信模块，通过通信的方式与其他传感器节点进行数据互换并且可以进行接收和发送操作。(4)电源供应模块电源供应模块相当于电源，电源的能量通常由微小的电池来提供，并且其为另外的三个模块提供能量，每个模块使用传感器节点能源的情形如图3.2所示：图3.2传感器节点的能源消耗从图3.2中可以看到，传感器节点的能源主要被无线通信，处理器及传感器三部分使用，无线通信部分又包括节点的发送，接收，空闲，睡眠。在无线通信部分，节点的发送部分使用能源的量最大，而且在整个传感器节点使用的能源中占比最高，同样可以看出，节点在休眠部分使用能源的量最小，而且在整个传感器节点使用的能源中占比最低，所以我们可以改进目前的节点调度算法，增加节点休眠的数目，使用最少的节点唤醒数目达到对区域的完全监测，减少WSN整体的能源消耗，这将是本文研究的重点。3.2无线传感器网络节点的感知模型现如今，WSN节点的感知模型有三种，是感知模型(Sensingprototype)，二元感知模型(BinarySensingModel)和概率感知模型(ProbabilisticSensingModel)[14]，但由于感知模型不经常使用，所以我们只介绍主要的两种感知模型:二元感知模型和概率感知模型，可以用图3.3表示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向能耗的无线传感器网络节点协同休眠机制[J]. 赵会峰,苏汉,胡文建,孙静. 信息技术. 2020(02)
[2]基于重启策略的学习子句优化方法[J]. 李壮,刘磊,张桐搏,吕帅. 东北大学学报(自然科学版). 2020(01)
[3]基于MATLAB/Simulink和LabVIEW的混凝土泵车搅拌冷却系统仿真[J]. 揭琳锋,周孔亢,郭振江,王波. 拖拉机与农用运输车. 2019(06)
[4]无线传感器网络数据安全融合技术的优化[J]. 齐世霞. 电子技术与软件工程. 2019(18)
[5]大坝廊道无线传感器网络节点布局优化[J]. 陈娟,徐蒙,周怡,李凤玲. 传感器与微系统. 2019(09)
[6]一个具有平均复杂性的SAT问题[J]. 苏鑫,胡红钢. 信息技术与网络安全. 2019(09)
[7]无线传感器网络节点的三维定位技术研究[J]. 高瑞娟,陈桂芬,李鹏. 长春理工大学学报(自然科学版). 2019(04)
[8]无线传感器网络基于改进遗传算法的节点调度[J]. 陈立万,杨震,李洪兵,陈强. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2019(03)
[9]美国国防部高级研究计划局开展颠覆性技术研究的经验与启示[J]. 任志宽,张百尚,李栋亮. 特区经济. 2019(05)
[10]基于联合节点行为策略的WSN覆盖控制算法[J]. 姬晓辉,孙泽宇,阎奔,李传锋. 计算机工程与应用. 2019(16)
博士论文
[1]SAT及其相关问题的精确算法研究[D]. 肖凡.华中科技大学 2019
硕士论文
[1]基于地理位置的WSN节点分化低功耗路由算法研究[D]. 张鹏飞.沈阳航空航天大学 2019
[2]无线传感器网络栅栏覆盖问题算法研究[D]. 黄留信.浙江工业大学 2019
[3]单采样下基于压缩感知的无线传感器网络节点三维定位方法研究[D]. 李颂.吉林大学 2019
[4]基于深度学习与概率推理的SAT随机局部搜索[D]. 谢泽星.华中科技大学 2019
[5]SAT问题的可满足性判定及其全解研究[D]. 任小芹.电子科技大学 2019
[6]基于改进遗传算法的无线传感网络覆盖优化研究[D]. 杨震.重庆三峡学院 2019
[7]无线传感器网络k-覆盖空洞检测算法研究[D]. 马文钰.东南大学 2019
[8]基于SAT辨识限速区间的三轴数控加工速度规划方法研究[D]. 苏志伟.华中科技大学 2018
[9]无线传感器网络节点低功耗电源管理芯片研究[D]. 谢伟杰.电子科技大学 2018
[10]基于扩展规则的#SAT求解算法研究[D]. 王强.吉林大学 2018
本文编号：3256061
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