可充电传感器网络的资源管理与优化研究
发布时间：2021-09-05 03:26
随着传感器技术、无线通信技术和微电子技术的迅猛发展,无线传感器网络成为多学科交叉的热点前沿研究领域之一,也是当前国际上最受关注的高科技技术之一。无线传感器网络以低成本、低功耗、分布式计算、自组织等特点在诸多领域得到广泛应用,如工业过程、环境监测、医疗护理、物联网和智能电网等,具有广阔的应用前景和很高的商业价值,因此受到学术界和工业界的高度关注。然而,受电池技术发展的限制,传感器节点的电源能量极其有限,限制了无线传感器网络的推广应用。为了解决传感器节点能量受限问题,将能量收集技术作为传感器节点的能量补充手段的可充电传感器网络应运而生,为传感器节点的长期有效运行提供了可能。能量收集技术为解决无线传感器网络的能源供给问题提供有效途径的同时,也为可充电传感器网络的研究带来了新的挑战：由于所获取的能量是不稳定且不可控的,如何有效地管理和利用所获取的能量,使得网络的性能得到优化是可充电传感器网络中急需解决的首要问题。本文结合国内外最新的研究成果,考虑了各种场景下可充电传感器网络中的资源管理与优化问题,并针对不同的场景提出了相应的资源管理及其优化算法。本文的主要工作和贡献可概括为以下几个方面：1.介...
【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】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
本章摘要
1.1 研究背景
1.1.1 无线传感器网络
1.1.2 可充电传感器网络
1.2 研究现状
1.2.1 可充电传感器节点的能量管理策略
1.2.2 能量管理与流控制的联合优化
1.2.3 能量管理、流控制与动态路由的联合优化
1.2.4 能量管理与存储管理联合优化
1.2.5 移动汇聚节点下的能量管理与数据传输联合优化
1.3 本文研究内容
1.3.1 研究思路
1.3.2 具体研究内容
第二章 有限电池容量下能量管理和感知控制
本章摘要
2.1 引言
2.2 系统建模及问题描述
2.2.1 能量管理模型
2.2.2 感知及数据传输模型
2.2.3 网络效用最大化问题
2.3 能量管理与感知控制算法设计
2.3.1 自适应能量分配方案(EACH)
2.3.2 分布式采样速率控制算法(DSRC)
2.3.3 改进的自适应能量分配方案(IEACH)
2.4 仿真验证
2.4.1 EACH性能分析
2.4.2 DSRC性能分析
2.4.3 IEACH性能分析
2.4.4 理想电池容量
2.5 本章小结
第三章 时空耦合下能量管理和感知控制
本章摘要
3.1 引言
3.2 系统建模及问题描述
3.2.1 系统建模
3.2.2 问题描述
3.3 分布式感知控制算法设计(DSCC)
3.3.1 对偶分解
3.3.2 对偶子问题求解
3.4 仿真验证
3.5 本章小结
第四章 动态网络拓扑下的能量管理与数据收集
本章摘要
4.1 引言
4.2 系统建模及问题描述
4.2.1 能量管理模型
4.2.2 能量消耗模型
4.2.3 问题描述
4.3 能量管理和数据收集算法设计
4.3.1 均衡能量分配策略(BEAS)
4.3.2 分布式感知和路由控制(DSR2C)
4.3.3 改进的均衡能量分配策略(IBEAS)
4.3.4 拓扑控制策略(TPC)
4.4 仿真验证
4.4.1 仿真参数设置
4.4.2 BEAS性能分析
4.4.3 DSR2C性能分析
4.4.4 大型网络下DoSR性能分析
4.4.5 IBEAS性能分析
4.4.6 TPC性能分析
4.5 本章小结
第五章 基于移动汇聚节点的数据收集
本章摘要
5.1 引言
5.2 系统建模及问题描述
5.2.1 能量模型
5.2.2 数据传输模型
5.2.3 问题描述
5.3 问题转化及凹凸性分析
5.3.1 能量消耗限制条件转移
5.3.2 最优解的必要条件分析
5.3.3 凹凸性分析
5.4 分布式数据收集策略(DDGA)
5.5 仿真验证
5.5.1 仿真设置
5.5.2 分布式数据收集策略性能分析
5.5.3 调度策略性能分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
本章摘要
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间主要研究成果及参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络[J]. 任丰原,黄海宁,林闯. 软件学报. 2003(07)
博士论文
[1]无线网络控制系统中的资源优化研究[D]. 忻克非.浙江大学 2014
[2]智能电网配用电信息接入与负载调度研究[D]. 邓瑞龙.浙江大学 2014
[3]能量受限的传感器调度问题研究[D]. 任祝.浙江大学 2013
[4]基于一致性的无线传感器网络时钟同步算法研究[D]. 何建平.浙江大学 2013
[5]无线传感器网络覆盖理论与资源优化研究[D]. 贺诗波.浙江大学 2012
[6]无线传感器/执行器网络的体系结构与算法研究[D]. 曹向辉.浙江大学 2011
[7]无线传感器网络拓扑控制研究[D]. 张建辉.浙江大学 2008
硕士论文
[1]无线可充电传感器节点开发与能量管理研究[D]. 李紫薇.浙江大学 2014
[2]面向海上风电系统状态监测的长距离传感节点设计[D]. 秦旭斌.浙江大学 2014
[3]无线传感器网络中能量高效的典型覆盖问题研究[D]. 李俊堃.浙江大学 2013
[4]无线充电传感器网络系统及应用[D]. 江发昌.浙江大学 2012
[5]无线传感器网络中多信道分配问题研究[D]. 余清.浙江大学 2011
本文编号：3384575
【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】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
本章摘要
1.1 研究背景
1.1.1 无线传感器网络
1.1.2 可充电传感器网络
1.2 研究现状
1.2.1 可充电传感器节点的能量管理策略
1.2.2 能量管理与流控制的联合优化
1.2.3 能量管理、流控制与动态路由的联合优化
1.2.4 能量管理与存储管理联合优化
1.2.5 移动汇聚节点下的能量管理与数据传输联合优化
1.3 本文研究内容
1.3.1 研究思路
1.3.2 具体研究内容
第二章 有限电池容量下能量管理和感知控制
本章摘要
2.1 引言
2.2 系统建模及问题描述
2.2.1 能量管理模型
2.2.2 感知及数据传输模型
2.2.3 网络效用最大化问题
2.3 能量管理与感知控制算法设计
2.3.1 自适应能量分配方案(EACH)
2.3.2 分布式采样速率控制算法(DSRC)
2.3.3 改进的自适应能量分配方案(IEACH)
2.4 仿真验证
2.4.1 EACH性能分析
2.4.2 DSRC性能分析
2.4.3 IEACH性能分析
2.4.4 理想电池容量
2.5 本章小结
第三章 时空耦合下能量管理和感知控制
本章摘要
3.1 引言
3.2 系统建模及问题描述
3.2.1 系统建模
3.2.2 问题描述
3.3 分布式感知控制算法设计(DSCC)
3.3.1 对偶分解
3.3.2 对偶子问题求解
3.4 仿真验证
3.5 本章小结
第四章 动态网络拓扑下的能量管理与数据收集
本章摘要
4.1 引言
4.2 系统建模及问题描述
4.2.1 能量管理模型
4.2.2 能量消耗模型
4.2.3 问题描述
4.3 能量管理和数据收集算法设计
4.3.1 均衡能量分配策略(BEAS)
4.3.2 分布式感知和路由控制(DSR2C)
4.3.3 改进的均衡能量分配策略(IBEAS)
4.3.4 拓扑控制策略(TPC)
4.4 仿真验证
4.4.1 仿真参数设置
4.4.2 BEAS性能分析
4.4.3 DSR2C性能分析
4.4.4 大型网络下DoSR性能分析
4.4.5 IBEAS性能分析
4.4.6 TPC性能分析
4.5 本章小结
第五章 基于移动汇聚节点的数据收集
本章摘要
5.1 引言
5.2 系统建模及问题描述
5.2.1 能量模型
5.2.2 数据传输模型
5.2.3 问题描述
5.3 问题转化及凹凸性分析
5.3.1 能量消耗限制条件转移
5.3.2 最优解的必要条件分析
5.3.3 凹凸性分析
5.4 分布式数据收集策略(DDGA)
5.5 仿真验证
5.5.1 仿真设置
5.5.2 分布式数据收集策略性能分析
5.5.3 调度策略性能分析
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
本章摘要
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间主要研究成果及参与的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络[J]. 任丰原,黄海宁,林闯. 软件学报. 2003(07)
博士论文
[1]无线网络控制系统中的资源优化研究[D]. 忻克非.浙江大学 2014
[2]智能电网配用电信息接入与负载调度研究[D]. 邓瑞龙.浙江大学 2014
[3]能量受限的传感器调度问题研究[D]. 任祝.浙江大学 2013
[4]基于一致性的无线传感器网络时钟同步算法研究[D]. 何建平.浙江大学 2013
[5]无线传感器网络覆盖理论与资源优化研究[D]. 贺诗波.浙江大学 2012
[6]无线传感器/执行器网络的体系结构与算法研究[D]. 曹向辉.浙江大学 2011
[7]无线传感器网络拓扑控制研究[D]. 张建辉.浙江大学 2008
硕士论文
[1]无线可充电传感器节点开发与能量管理研究[D]. 李紫薇.浙江大学 2014
[2]面向海上风电系统状态监测的长距离传感节点设计[D]. 秦旭斌.浙江大学 2014
[3]无线传感器网络中能量高效的典型覆盖问题研究[D]. 李俊堃.浙江大学 2013
[4]无线充电传感器网络系统及应用[D]. 江发昌.浙江大学 2012
[5]无线传感器网络中多信道分配问题研究[D]. 余清.浙江大学 2011
本文编号：3384575
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