核电站应激环境下鲁棒感知网络的多冗余结构优化方法研究
发布时间：2021-09-30 00:10
世界能源问题突出，环境污染严重，大力发展产能较高的清洁核电成为必然选择。在核能、风能、太阳能等清洁能源中，核能的安全问题最为突出，所以核电站安全可靠运行是极端重要问题。目前的有线监控技术存在布线约束、成本高昂、维护困难等问题。而无线技术具有低成本、易维护、高灵活等特点，为解决有线监控存在的问题提供了契机。但核电站应激环境下无线应用存在两个相互矛盾的问题：1、核电站环境恶劣，电磁干扰、无线干扰、多径效应等会降低无线通信质量；2、无线射频信号不能对核电敏感设备产生影响。目前国际上已经把解决这对矛盾问题作为该领域的重要研究方向，主要有两种解决途径：1、在无线感知网络物理层采用弱信号抗干扰调制技术；2、在无线感知网络其它层次进行优化设计以增强网络的鲁棒性、实时性，降低网络能耗以及增加网络吞吐量。目前第二种解决途径虽然已有相关研究，但并不适合核电站应用，而且内容非常零散，没有系统的研究思路和解决方案。为此本文系统的在各结构层次开展了有针对性的策略和方法研究，提出了一系列综合提高网络性能的优化算法。目前各结构层次主要研究有：节点部署、链路调度、路由协议以及最优搜索等，都不适用在核电站应激环境下的核...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
1.2 核电站应激环境下无线感知网络研究现状
1.2.1 核电站应激环境概念和特点
1.2.2 无线感知网络的概念和特点
1.2.3 核电站无线感知网络应用研究现状
1.3 关键技术研究现状
1.3.1 无线感知网络节点部署研究现状
1.3.2 网络通信资源链路调度研究现状
1.3.3 无线多跳网络路由协议研究现状
1.3.4 最优搜索在无线通信网中的研究现状
1.4 论文主要研究内容和贡献
1.5 本文结构
第二章 无线感知网络中继节点冗余部署策略
2.1 引言
2.2 无线感知网络中继节点部署问题
2.3 无线感知网络中继节点冗余部署
2.3.1 总体部署策略
2.3.2 冗余链路设计规则定义
2.3.3 遗传算法优化设计
2.3.4 中继节点部署规则定义
2.4 仿真实验与性能评估
2.4.1 求解步骤及结论
2.4.2 遗传算法的说明与分析
2.5 本章小结
第三章 无线感知网络振动监测节点部署研究
3.1 引言
3.2 无线感知网络振动监测节点部署模型
3.2.1 部署问题描述
3.2.2 部署模型形式化
3.3 基于遗传算法的无线振动监测节点部署
3.3.1 编码模式及种群初始化
3.3.2 适应度函数
3.3.3 算子描述与终止条件
3.3.4 算法步骤
3.4 仿真实验与性能评估
3.4.1 问题求解及结论
3.4.2 遗传算法分析
3.5 本章小结
第四章 可靠高效感知网的二维通信资源链路调度
4.1 引言
4.2 链路调度问题与形式化
4.2.1 网络定义与条件
4.2.2 链路调度问题
4.2.3 调度问题形式化
4.2.4 调度问题的难解性
4.3 基于 WELSH-POWELL 的调度算法
4.3.1 算法基本思想
4.3.2 基于图顶点着色的链路调度算法设计
4.4 一种启发式的快速链路调度算法
4.4.1 算法基本思想
4.4.2 快速链路调度算法设计
4.5 实验与性能评估
4.5.1 性能指标定义
4.5.2 算法性能比较
4.6 本章小结
第五章 基于功率控制的二阶段连续传输链路调度
5.1 引言
5.2 系统模型
5.2.1 网络与调度模型
5.2.2 基于功率控制的联合调度问题
5.3 连续链路调度策略
5.3.1 一阶段：基本链路调度算法
5.3.2 二阶段：连续传输增强算法
5.4 仿真实验与性能评估
5.5 本章小结
第六章 基于位置信息的多路径路由协议
6.1 引言
6.2 位置信息路由协议研究现状及策略
6.3 基于位置信息的多路径路由算法设计
6.3.1 RREQ 包传输策略
6.3.2 最短路径算法
6.3.3 流量分配策略
6.3.4 基于负载感知的冗余路由设计
6.4 仿真实验与性能评估
6.4.1 实验环境说明
6.4.2 结果与性能评估
6.5 本章小结
第七章 基于最优搜索理论的局部最优搜索与全局分配模型
7.1 引言
7.2 局部最优搜索方法与模型
7.2.1 局部最优搜索原理
7.2.2 局部最优搜索模型
7.2.3 局部最优搜索探测机制
7.2.4 局部最优搜索执行步骤
7.3 全局最优搜索资源分配模型
7.3.1 搜索资源分配流程
7.3.2 模型与参数说明
7.3.3 全局最优分配模型
7.4 仿真实验与性能评估
7.4.1 局部最优搜索实验结果与分析
7.4.2 全局最优搜索资源分配实验与分析
7.5 本章小结
第八章 全文总结
致谢
参考文献
攻博期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于ISA100.11a工业无线网络的通信调度方法[J]. 王平,刘其琛,王恒,李同波. 仪器仪表学报. 2011(05)
[2]基于整数编码遗传算法的传感器优化配置研究[J]. 覃柏英,林贤坤,张令弥,郭勤涛. 振动与冲击. 2011(02)
[3]齿轮箱传感器优化布置研究[J]. 魏秀业,潘宏侠,黄晋英. 兵工学报. 2010(11)
[4]Approximation algorithm for minimizing relay node placement in wireless sensor networks[J]. LU KeZhong1,2, CHEN GuoLiang1,2, FENG YuHong1,2, LIU Gang1,2 & MAO Rui1,2 1College of Computer Science and Software Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China; 2National High Performance Computing Center at Shenzhen, Shenzhen 518060, China. Science China（Information Sciences）. 2010(11)
[5]异构无线传感器网络中簇首的优化部署策略[J]. 刘琳,于海斌. 通信学报. 2010(10)
[6]核电站无线技术应用及其关键问题研究[J]. 毕道伟,章俊武. 自动化仪表. 2010(09)
[7]交通信息采集无线传感器网络节点部署的微粒群优化方法[J]. 张和生,周卓楠,潘成,杨军,贾利民. 仪器仪表学报. 2010(09)
[8]基于无线传感器网络的核电站环境辐射连续监测系统研究[J]. 付海龙,贾铭椿,彭桂初. 核电子学与探测技术. 2010(06)
[9]面向目标覆盖的无线传感器网络确定性部署方法[J]. 何欣,桂小林,安健. 西安交通大学学报. 2010(06)
[10]异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化[J]. 俞黎阳,王能,张卫. 计算机科学. 2008(09)
硕士论文
[1]工业无线网络簇间链路调度策略研究[D]. 何鸿.西南大学 2011
[2]网架结构健康监测中传感器优化布置研究[D]. 周雨斌.浙江大学 2008
本文编号：3414725
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
1.2 核电站应激环境下无线感知网络研究现状
1.2.1 核电站应激环境概念和特点
1.2.2 无线感知网络的概念和特点
1.2.3 核电站无线感知网络应用研究现状
1.3 关键技术研究现状
1.3.1 无线感知网络节点部署研究现状
1.3.2 网络通信资源链路调度研究现状
1.3.3 无线多跳网络路由协议研究现状
1.3.4 最优搜索在无线通信网中的研究现状
1.4 论文主要研究内容和贡献
1.5 本文结构
第二章 无线感知网络中继节点冗余部署策略
2.1 引言
2.2 无线感知网络中继节点部署问题
2.3 无线感知网络中继节点冗余部署
2.3.1 总体部署策略
2.3.2 冗余链路设计规则定义
2.3.3 遗传算法优化设计
2.3.4 中继节点部署规则定义
2.4 仿真实验与性能评估
2.4.1 求解步骤及结论
2.4.2 遗传算法的说明与分析
2.5 本章小结
第三章 无线感知网络振动监测节点部署研究
3.1 引言
3.2 无线感知网络振动监测节点部署模型
3.2.1 部署问题描述
3.2.2 部署模型形式化
3.3 基于遗传算法的无线振动监测节点部署
3.3.1 编码模式及种群初始化
3.3.2 适应度函数
3.3.3 算子描述与终止条件
3.3.4 算法步骤
3.4 仿真实验与性能评估
3.4.1 问题求解及结论
3.4.2 遗传算法分析
3.5 本章小结
第四章 可靠高效感知网的二维通信资源链路调度
4.1 引言
4.2 链路调度问题与形式化
4.2.1 网络定义与条件
4.2.2 链路调度问题
4.2.3 调度问题形式化
4.2.4 调度问题的难解性
4.3 基于 WELSH-POWELL 的调度算法
4.3.1 算法基本思想
4.3.2 基于图顶点着色的链路调度算法设计
4.4 一种启发式的快速链路调度算法
4.4.1 算法基本思想
4.4.2 快速链路调度算法设计
4.5 实验与性能评估
4.5.1 性能指标定义
4.5.2 算法性能比较
4.6 本章小结
第五章 基于功率控制的二阶段连续传输链路调度
5.1 引言
5.2 系统模型
5.2.1 网络与调度模型
5.2.2 基于功率控制的联合调度问题
5.3 连续链路调度策略
5.3.1 一阶段：基本链路调度算法
5.3.2 二阶段：连续传输增强算法
5.4 仿真实验与性能评估
5.5 本章小结
第六章 基于位置信息的多路径路由协议
6.1 引言
6.2 位置信息路由协议研究现状及策略
6.3 基于位置信息的多路径路由算法设计
6.3.1 RREQ 包传输策略
6.3.2 最短路径算法
6.3.3 流量分配策略
6.3.4 基于负载感知的冗余路由设计
6.4 仿真实验与性能评估
6.4.1 实验环境说明
6.4.2 结果与性能评估
6.5 本章小结
第七章 基于最优搜索理论的局部最优搜索与全局分配模型
7.1 引言
7.2 局部最优搜索方法与模型
7.2.1 局部最优搜索原理
7.2.2 局部最优搜索模型
7.2.3 局部最优搜索探测机制
7.2.4 局部最优搜索执行步骤
7.3 全局最优搜索资源分配模型
7.3.1 搜索资源分配流程
7.3.2 模型与参数说明
7.3.3 全局最优分配模型
7.4 仿真实验与性能评估
7.4.1 局部最优搜索实验结果与分析
7.4.2 全局最优搜索资源分配实验与分析
7.5 本章小结
第八章 全文总结
致谢
参考文献
攻博期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于ISA100.11a工业无线网络的通信调度方法[J]. 王平,刘其琛,王恒,李同波. 仪器仪表学报. 2011(05)
[2]基于整数编码遗传算法的传感器优化配置研究[J]. 覃柏英,林贤坤,张令弥,郭勤涛. 振动与冲击. 2011(02)
[3]齿轮箱传感器优化布置研究[J]. 魏秀业,潘宏侠,黄晋英. 兵工学报. 2010(11)
[4]Approximation algorithm for minimizing relay node placement in wireless sensor networks[J]. LU KeZhong1,2, CHEN GuoLiang1,2, FENG YuHong1,2, LIU Gang1,2 & MAO Rui1,2 1College of Computer Science and Software Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China; 2National High Performance Computing Center at Shenzhen, Shenzhen 518060, China. Science China（Information Sciences）. 2010(11)
[5]异构无线传感器网络中簇首的优化部署策略[J]. 刘琳,于海斌. 通信学报. 2010(10)
[6]核电站无线技术应用及其关键问题研究[J]. 毕道伟,章俊武. 自动化仪表. 2010(09)
[7]交通信息采集无线传感器网络节点部署的微粒群优化方法[J]. 张和生,周卓楠,潘成,杨军,贾利民. 仪器仪表学报. 2010(09)
[8]基于无线传感器网络的核电站环境辐射连续监测系统研究[J]. 付海龙,贾铭椿,彭桂初. 核电子学与探测技术. 2010(06)
[9]面向目标覆盖的无线传感器网络确定性部署方法[J]. 何欣,桂小林,安健. 西安交通大学学报. 2010(06)
[10]异构无线传感器网络中异构节点的部署与优化[J]. 俞黎阳,王能,张卫. 计算机科学. 2008(09)
硕士论文
[1]工业无线网络簇间链路调度策略研究[D]. 何鸿.西南大学 2011
[2]网架结构健康监测中传感器优化布置研究[D]. 周雨斌.浙江大学 2008
本文编号：3414725
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3414725.html
