本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化以及容錯控制算法研究

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【摘要】：傳感技術(shù)以及通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的可移動性,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可分為靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)。然而傳感器節(jié)點(diǎn)儲存能量有限,且電池不易更換,導(dǎo)致了無線傳感網(wǎng)絡(luò)易因局部節(jié)點(diǎn)能量故障而無法正常工作,因此有限的能量是制約傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用一個瓶頸。為了提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量的利用率以及維持網(wǎng)絡(luò)的正常工作,有必要對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化算法及容錯控制算法進(jìn)行研究。本文基于最優(yōu)剛性圖,一方面提出了能夠提高網(wǎng)絡(luò)能量利用率同時增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)魯棒性的優(yōu)化算法,另一方面提出了網(wǎng)絡(luò)容錯拓?fù)淇刂扑惴ā＞唧w研究工作如下:(1)針對目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量利用率低和通信鏈路不可靠的問題,提出了基于最優(yōu)剛性圖的鏈路質(zhì)量與能量的拓?fù)淇刂扑惴�。文中引入了同時反映通信鏈路質(zhì)量和能量消耗的權(quán)值函數(shù),基于最優(yōu)剛性圖優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖,構(gòu)建了鏈路可靠性強(qiáng)、能量利用率高同時魯棒性強(qiáng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。(2)針對故障節(jié)點(diǎn)失效致使傳感器網(wǎng)絡(luò)不連通,僅靠拓?fù)鋬?yōu)化無法維持網(wǎng)絡(luò)正常工作的問題,提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的容錯拓?fù)淇刂扑惴�。本文通過調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)的傳輸功率,基于最優(yōu)剛性圖執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淝袚Q,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連通性的恢復(fù)。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法不僅具有很好容錯性恢復(fù)了網(wǎng)絡(luò)的連通性,還降低了連通性恢復(fù)過程的復(fù)雜度以及減少了能量的損耗。(3)針對傳感器節(jié)點(diǎn)的傳輸功率范圍有限致使在實(shí)際應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)容錯能力受限的問題,引入了可移動傳感器節(jié)點(diǎn),借助移動傳感器節(jié)點(diǎn)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的連通性。本文提出了基于連通性恢復(fù)的動態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)的容錯拓?fù)淇刂扑惴�。通過節(jié)點(diǎn)對鄰居節(jié)點(diǎn)的通信影響確定節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵性,以及是否能夠與鄰居節(jié)點(diǎn)通信來確定節(jié)點(diǎn)是否發(fā)生故障,最后根據(jù)節(jié)點(diǎn)選取評價函數(shù)選擇Best Candidate(BC)節(jié)點(diǎn)替代故障節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連通性的恢復(fù)。該算法避免了級聯(lián)運(yùn)動的出現(xiàn),簡化了連通性恢復(fù)的執(zhí)行過程進(jìn)而減少了能量的消耗。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1298625