具有能耗均衡特性的无线传感器网络覆盖优化研究

发布时间：2021-10-31 23:42

　　无线传感器网络作为一种能量有限的自组织网络,一般部署在环境较为恶劣或人员不易到达的地区。节点能耗不均衡会导致网络过早失效,节点能量利用率不高,网络覆盖率降低,严重影响网络性能。因此,研究具有能耗均衡的无线传感器网络覆盖控制算法具有重要意义。本文所做的具体研究内容如下:针对延长网络生命周期与均衡网络能耗进行分析研究。首先,考虑影响网络生命周期的因素,网络在不同工作状态时所消耗的能量不同,且后一个工作状态只与当前状态有关,他们之间转换概率不同,根据这一特点,利用半马尔科夫链算法,来构建节点能耗模型。然后,通过利用节点能耗和负载两个因素来构建网络择优增长模型,构建具有能耗均衡特性的加权无标度无线传感器网络模型。最后,通过实验仿真验证该算法在延长网络生命周期和网络能耗均衡方面的有效性。为提升网络中节点能量利用率,并且使网络达到较优覆盖率。首先,综合考虑无线传感器网络的能量消耗和网络覆盖这两个在无线传感器网络拓扑中存在的博弈问题。然后,运用非合作博弈理论来构建构造节点覆盖率和剩余能量之间的收益函数,并验证分析纳什均衡的存在性。最后,通过仿真验证纳什均衡的存在性和该算法在优化网络生命周期和网络覆盖... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 无线传感器网络概述
    1.2 课题研究背景及意义
    1.3 课题研究现状与分析
        1.3.1 无线传感器网络能耗拓扑研究现状分析
        1.3.2 无线传感器网络覆盖拓扑研究现状
        1.3.3 车辆自组网络中网络覆盖问题研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 基于半马尔科夫链能量优化的加权无标度拓扑
    2.1 引言
    2.2 能耗均衡的网络拓扑建模
        2.2.1 节点能耗模型建立
        2.2.2 网络拓扑模型建立
    2.3 模型动态演化的研究
        2.3.1 网络拓扑中点权特性研究
        2.3.2 网络拓扑中节点度特性研究
    2.4 仿真实验分析
        2.4.1 网络拓扑基本特性分析
        2.4.2 网络能耗均衡分析
        2.4.3 生命周期分析
    2.5 本章小结
第3章 基于非合作博弈的WSN覆盖控制算法
    3.1 引言
    3.2 网络拓扑中博弈问题描述
        3.2.1 拓扑中与博弈相关参数
        3.2.2 网络拓扑的收益函数的构建
    3.3 无线传感器网络博弈模型构建
    3.4 算法实现过程
        3.4.1 无线传感器网络非合作博弈模型执行
        3.4.2 无线传感器网络算法特性分析
    3.5 仿真实验分析
        3.5.1 网络模型函数收敛性验证
        3.5.2 网络覆盖模型分析
        3.5.3 网络生命周期对比分析
    3.6 本章小结
第4章 基于时间演化图理论的车辆自组网覆盖模型
    4.1 引言
    4.2 车辆自组网特点
    4.3 网络拓扑模型构建
        4.3.1 网络覆盖模型构建
        4.3.2 网络能耗模型构建
        4.3.3 网络拓扑演化模型构建
    4.4 仿真实验分析
        4.4.1 网络通信覆盖分析
        4.4.2 网络生命周期分析
        4.4.3 网络稳定周期分析
        4.4.4 网络节点重要度分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]ad hoc云环境中分布式博弈卸载策略[J]. 曹傧,梁裕丞,罗雷,唐述.  通信学报. 2017(11)
[2]基于剩余能量与能量消耗率的改进稳定选举协议[J]. 王嫱君,刘国繁.  计算机工程. 2017(06)
[3]基于感知数据分析的传感器网络覆盖控制[J]. 周霆,虞保忠.  电子测试. 2017(11)
[4]具有高集聚系数的能量均衡加权网络模型[J]. 刘彬,邓玉静,王倩悦,韩丽,尹荣荣.  仪器仪表学报. 2017(02)
[5]概率模型下的一种优化覆盖算法[J]. 孙泽宇,伍卫国,王换招,邢萧飞,陈衡.  软件学报. 2016(05)
[6]无线传感器网络中基于潜在博弈的分布式节点定位[J]. 贾杰,张桂园,陈剑,王兴伟,赵林亮.  电子学报. 2014(09)
[7]能量异构的无线传感器网络加权无标度拓扑研究[J]. 韩丽,刘彬,李雅倩,赵磊静.  物理学报. 2014(15)
[8]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)
[9]航天器内环境监测的无线传感器网络应用研究[J]. 周莉,曹松,安军社.  空间科学学报. 2012(06)
[10]美、欧、日、韩等国物联网产业的发展战略及其对我国的启示[J]. 卢涛,尤安军.  科技进步与对策. 2012(04)

博士论文
[1]面向物联网移动数据汇聚的能效优化方法研究[D]. 吴超.北京邮电大学 2018

硕士论文
[1]智能算法在无线传感器网络覆盖优化中的应用研究[D]. 胡彪.兰州大学 2016
[2]车载自组网中交通流拥塞建模理论与技术研究[D]. 刘昭.吉林大学 2016
[3]基于无标度理论的无线传感器网络容错拓扑研究[D]. 尹文晓.燕山大学 2014
[4]基于分组的动态加权网络关键节点算法研究[D]. 钟开.华中科技大学 2011



本文编号：3469093