無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略的研究
發(fā)布時(shí)間：2017-11-05 02:07
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【摘要】：當(dāng)大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限時(shí),網(wǎng)絡(luò)能量消耗策略是影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大小和網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間長(zhǎng)短的一個(gè)關(guān)鍵因素。能量均衡消耗是一種提升網(wǎng)絡(luò)能量效率,延伸網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和生存時(shí)長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)能量消耗策略。在能量均衡策略研究中,存在單向能量最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗策略,這種網(wǎng)絡(luò)能量消耗是不平衡的,網(wǎng)絡(luò)整體能量效率需要改進(jìn)提高。為了優(yōu)化這些問(wèn)題,課題構(gòu)造了一對(duì)虛擬平衡作用力:“吸引力”和“排斥力”。在標(biāo)準(zhǔn)粒子群優(yōu)化算法和擬態(tài)物理學(xué)優(yōu)化算法基礎(chǔ)上,提出了一個(gè)混合策略粒子群算法,把平衡虛擬作用力和能量均衡策略融合到算法中,通過(guò)影響速度慣性權(quán)重因式來(lái)改變節(jié)點(diǎn)睡眠喚醒時(shí)長(zhǎng),從而均衡網(wǎng)絡(luò)能量分布,提高網(wǎng)絡(luò)能量效率,以及提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和生存時(shí)間。首先,課題網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略是主動(dòng)驅(qū)動(dòng)式的網(wǎng)絡(luò)能量消耗模式,也是基于層次式三叉樹能量質(zhì)心的能量消耗模式,網(wǎng)絡(luò)剩余能量逐步收斂到網(wǎng)絡(luò)局部能量質(zhì)心,并最終趨向到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量質(zhì)心。能量分布密度高的區(qū)域,延長(zhǎng)喚醒待機(jī)時(shí)間,相反,則縮短待機(jī)時(shí)間,實(shí)現(xiàn)均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗。其次,課題網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略是建立在鄰居最優(yōu)能量的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠A(chǔ)上。引入了“吸引力”和“排斥力”這對(duì)平衡力,計(jì)算虛擬作用力合力和能量質(zhì)心變化率,構(gòu)建虛擬作用力規(guī)則,使工作單元和鄰居單元間能量均衡消耗,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鄰居能量最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)能量均衡策略。然后,建立工程問(wèn)題到算法的映射關(guān)系,把混合策略粒子群算法應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)睡眠喚醒機(jī)制中。在理論力學(xué)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律:節(jié)點(diǎn)系對(duì)質(zhì)心存在虛擬作用力的基礎(chǔ)上,虛擬一個(gè)質(zhì)心節(jié)點(diǎn)沿著能量層次樹運(yùn)動(dòng),通過(guò)虛擬作用力影響算法中進(jìn)化方程速度。隨著節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度變化,網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)調(diào)整睡眠喚醒時(shí)長(zhǎng),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗。把工程具體問(wèn)題和理論解決方案進(jìn)行聯(lián)系,通過(guò)算法性能評(píng)價(jià)的方法對(duì)該策略效果評(píng)估。最后,通過(guò)計(jì)算機(jī)MATLAB R2013a模擬仿真,以及參考其他研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比,驗(yàn)證了課題網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略實(shí)現(xiàn)了均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗。在層次式選擇節(jié)點(diǎn)簇頭能量均衡策略和最優(yōu)能量選擇節(jié)點(diǎn)簇頭能量均衡策略基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和睡眠喚醒機(jī)制中功率控制技術(shù),提高了網(wǎng)絡(luò)能量效率,同時(shí)延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率,提高了網(wǎng)絡(luò)整體能量效率。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
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本文編號(hào)：1142108
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