本文關(guān)鍵詞：基于凸優(yōu)化的無線體域網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)選擇問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)這一技術(shù)已逐漸涉及到各個(gè)領(lǐng)域。無線通信也朝著小型化,短距離化,個(gè)人化的方向發(fā)展。無線體域網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要分支,在傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究基礎(chǔ)之上,受到越來越多的關(guān)注。隨著一些慢性疾病的蔓延,人們對于健康情況越來越重視,無線體域網(wǎng)通過分布在人體表面,植入人體內(nèi)部或分布在人體周圍的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測人體生理參數(shù),實(shí)現(xiàn)對健康狀況的預(yù)測,因此,體域網(wǎng)具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。無線體域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)因其數(shù)據(jù)種類的多樣和數(shù)據(jù)量的龐大,同時(shí)數(shù)據(jù)的低延遲,實(shí)時(shí)性要求等特點(diǎn),本文提出了體域網(wǎng)大數(shù)據(jù)一概念。無線體域網(wǎng)通過節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間,節(jié)點(diǎn)與控制節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸來實(shí)現(xiàn)信息交換。但是,傳感器節(jié)點(diǎn)在實(shí)際中通常是電池供電,能量十分有限,不易隨時(shí)充電或者更換,而體域網(wǎng)中的能量消耗主要取決于節(jié)點(diǎn)間信息傳輸,所以提高無線體域網(wǎng)中的能量效率是網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)亟待解決的問題。傳統(tǒng)的無線體域網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)化問題通常圍繞以下設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行——節(jié)點(diǎn)的生命周期、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?shù)據(jù)的傳輸效率等。本文從減少節(jié)點(diǎn)能量消耗以達(dá)到提高能效的角度,對體域網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化,建立了體域網(wǎng)的人體節(jié)點(diǎn)陣列模型進(jìn)行算法處理。本文的主要工作如下:第一,體域網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理框架的提出。本文通過對傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)自身特點(diǎn)和處理方法的歸納總結(jié),并結(jié)合無線體域網(wǎng)自身特點(diǎn)對其進(jìn)行改進(jìn),提出了體域網(wǎng)大數(shù)據(jù)的處理框架圖。第二,體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)陣列模型的提出。根據(jù)人體的幾何特點(diǎn),借鑒于線性和平面的天線陣列節(jié)點(diǎn)模型和稀疏陣列的構(gòu)成,建立了模擬頭部的圓環(huán)節(jié)點(diǎn)陣列和模擬于身體四肢的平面矩形節(jié)點(diǎn)陣列,并提出了圓環(huán)陣列和平面節(jié)點(diǎn)陣列的幾種不同構(gòu)成方式,通過下面算法的處理進(jìn)行仿真結(jié)果的性能比較。第三,基于凸優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)選擇優(yōu)化算法的提出。首先,對凸優(yōu)化在優(yōu)化算法方面的優(yōu)勢作了基本介紹,然后根據(jù)問題分析,將非凸問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題,為了控制盡可能少的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和更集中的能量傳輸來提高體域網(wǎng)能效,將目標(biāo)函數(shù)設(shè)定為代表權(quán)值系數(shù)向量和旁瓣值PSL,并對該目標(biāo)函數(shù)和限制函數(shù)是否為凸問題給予了證明。針對前文中優(yōu)化算法的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)優(yōu)化不徹底和主瓣能量集中性弱,旁瓣值仍然很大的缺點(diǎn),提出了加入權(quán)值系數(shù)迭代的改進(jìn)優(yōu)化算法,通過每一次的權(quán)值計(jì)算建立在上一次迭代的優(yōu)化結(jié)果之上的改進(jìn),通過仿真對圓環(huán)陣列和平面陣列的處理,證實(shí)了所設(shè)計(jì)的優(yōu)化算法的可行性。最后通過對平面陣列模型的仿真可得:當(dāng)采用合理的節(jié)點(diǎn)陣列模型的優(yōu)化設(shè)計(jì),采用本文所提出的方法能夠?qū)崿F(xiàn)無線體域網(wǎng)在有限的節(jié)點(diǎn)能量的限制下的主瓣能量更集中,旁瓣值更小,體域網(wǎng)絡(luò)能量達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：無線體域網(wǎng) 大數(shù)據(jù) 凸優(yōu)化 權(quán)值系數(shù) PSL
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排17-19
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 文章結(jié)構(gòu)安排18-19
• 第2章 無線體域網(wǎng)19-25
• 2.1 體域網(wǎng)19-21
• 2.1.1 體域網(wǎng)概念19-21
• 2.1.2 無線體域網(wǎng)特征21
• 2.2 無線體域網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)別21-22
• 2.3 無線體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第3章 體域網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理框架及存儲問題研究25-33
• 3.1 體域網(wǎng)大數(shù)據(jù)概念25-28
• 3.2 體域網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理框架28-31
• 3.3 體域網(wǎng)大數(shù)據(jù)的存儲31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 稀疏天線陣列原理33-43
• 4.1 陣列天線33-34
• 4.2 陣列天線關(guān)鍵技術(shù)34-35
• 4.2.1 方向圖低副瓣綜合34-35
• 4.2.2 零陷技術(shù)35
• 4.3 天線陣列處理方法35-41
• 4.3.1 契比雪夫天線陣方向圖綜合35-37
• 4.3.2 泰勒天線陣方向圖綜合37
• 4.3.3 基于遺傳算法的天線陣方向圖綜合37-41
• 4.4 本章小結(jié)41-43
• 第5章 基于凸優(yōu)化的體域網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)選擇算法43-61
• 5.1 凸優(yōu)化43-44
• 5.1.1 凸優(yōu)化模型43-44
• 5.1.2 凸優(yōu)化的使用44
• 5.2 體域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇模型44-50
• 5.2.1 線性陣列45
• 5.2.2 矩形陣列45-48
• 5.2.3 圓形節(jié)點(diǎn)陣列48-50
• 5.3 基于凸優(yōu)化的節(jié)點(diǎn)選擇算法50-53
• 5.4 仿真結(jié)果與分析53-59
• 5.4.1 矩形平面陣列53-57
• 5.4.2 圓形平面陣列57-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-71
• 導(dǎo)師及作者簡介71-73
• 后記和致謝73

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本文編號：301030