本文關(guān)鍵詞：開放無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中面向任務(wù)的自組織機制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSNs)是一種面向任務(wù)的無線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),通常由大量密集部署在某個監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點以及一個或多個位于區(qū)域內(nèi)或區(qū)域附近的數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點組成。由于傳感器節(jié)點在電源能量、通信能力、計算和存儲能力等方面存在局限性,因而如何使多個傳感器節(jié)點協(xié)同工作并完成既定的任務(wù),同時優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),是進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織設(shè)計的重點和難點。在現(xiàn)有關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織方法中,多通過路由協(xié)議和拓?fù)淇刂萍夹g(shù)來實現(xiàn),這兩種方法主要關(guān)注于如何提高網(wǎng)絡(luò)能量效率,延長網(wǎng)絡(luò)的生存時間。但是,在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用中,通常對任務(wù)的完成質(zhì)量要求較高,尤其是當(dāng)任務(wù)有很高的實時性要求時,就需要犧牲部分節(jié)點的能量,通過節(jié)點間的協(xié)同作用和自組織過程,高質(zhì)量且高效的完成任務(wù)。因而對于體積小、價格低廉的傳感器節(jié)點而言,設(shè)計出一個面向任務(wù)分配的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織機制是合理且迫切需要的。本文基于分布式任務(wù)分配場景,提出了一種基于Q-學(xué)習(xí)算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織機制,該機制旨在通過節(jié)點間的自組織過程,高質(zhì)量且高效的完成任務(wù)。該機制基于任務(wù)分配過程中節(jié)點完成任務(wù)的情況,通過設(shè)定節(jié)點完成任務(wù)頻數(shù)閾值,統(tǒng)計完成任務(wù)次數(shù)較多的非鄰居節(jié)點和很少完成任務(wù)或從未完成任務(wù)的鄰居節(jié)點,并將其加入到分配任務(wù)的源節(jié)點的候選鄰居集合中,然后采用Q-學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)到達(dá)貢獻(xiàn)資源節(jié)點的最優(yōu)路徑,進(jìn)而調(diào)整節(jié)點間的連接關(guān)系；同時,刪除源節(jié)點候選鄰居集合中很少完成任務(wù)的鄰居節(jié)點；從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),確保在高效分配任務(wù)的前提下減少網(wǎng)絡(luò)平均傳遞延時,并自動適應(yīng)外界環(huán)境變化。此外,在綜合考慮了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變的情況下,提出了一種在開放環(huán)境下傳感器節(jié)點間進(jìn)行自組織的機制,該機制分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化的情形,針對新節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點離開等導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)改變的情況,提出了相應(yīng)的解決方案。該機制使每個傳感器節(jié)點基于TDR和歷史信息建立合作鄰居。這種合作鄰居關(guān)系進(jìn)而有助于傳感器節(jié)點在未來高效地分配任務(wù)。仿真實驗結(jié)果表明,在相同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中部署相同數(shù)量的節(jié)點,上述兩種算法在網(wǎng)絡(luò)的整體收益、時間消耗、平均傳遞延時和成功完成任務(wù)比率等方面,表現(xiàn)出了優(yōu)于其它機制的性能。同時,采用本文所討論的機制能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),縮短平均傳輸延遲,高效完成任務(wù)。這也表明了兩種機制的潛在應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 任務(wù)分配 自組織 增強學(xué)習(xí)
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的背景與意義9-10
• 1.1.1 課題研究的背景9-10
• 1.1.2 課題研究的意義10
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 論文的主要工作和結(jié)構(gòu)安排13-15
• 1.3.1 論文的主要工作13-14
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)安排14-15
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述15-16
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)16-18
• 2.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)17
• 2.3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧17-18
• 2.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點18-19
• 2.4.1 與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別18-19
• 2.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點19
• 2.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)和性能指標(biāo)19-21
• 2.5.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)19-20
• 2.5.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)20-21
• 2.6 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用21-22
• 2.7 本章小結(jié)22-23
• 第三章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中自組織機制的設(shè)計23-45
• 3.1 引言23
• 3.2 自組織方法的研究現(xiàn)狀23-25
• 3.3 分布式任務(wù)分配25-26
• 3.3.1 問題描述25-26
• 3.3.2 解決方法26
• 3.4 增強學(xué)習(xí)26-30
• 3.4.1 增強學(xué)習(xí)概述27-28
• 3.4.2 馬爾可夫決策過程28
• 3.4.3 增強學(xué)習(xí)的模型和基本原理28-29
• 3.4.4 增強學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)成要素29-30
• 3.5 Q-學(xué)習(xí)算法30-33
• 3.5.1 Q-學(xué)習(xí)算法概述30-31
• 3.5.2 Q-學(xué)習(xí)算法原理31-32
• 3.5.3 Q-學(xué)習(xí)算法流程32-33
• 3.6 基于Q-學(xué)習(xí)的自組織機制設(shè)計33-38
• 3.6.1 自組織算法原理34-37
• 3.6.2 自組織算法流程37-38
• 3.7 仿真分析38-44
• 3.7.1 仿真工具介紹39
• 3.7.2 實驗設(shè)置39-41
• 3.7.3 實驗分析41-44
• 3.8 本章小結(jié)44-45
• 第四章 開放傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中自組織機制的設(shè)計45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 問題描述與模型45-49
• 4.2.1 問題描述45-46
• 4.2.2 網(wǎng)絡(luò)模型46-49
• 4.3 開放環(huán)境下的自組織機制設(shè)計49-53
• 4.3.1 算法原理49-52
• 4.3.2 算法流程52-53
• 4.4 仿真分析53-60
• 4.4.1 實驗設(shè)置53-55
• 4.4.2 實驗分析55-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 全文總結(jié)61-62
• 5.2 未來工作62-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 致謝69-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄71-73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 黃彬彬;劉青;胡振鵬;劉偉兵;;基于強化學(xué)習(xí)的農(nóng)田水利設(shè)施管理進(jìn)化博弈分析[J];系統(tǒng)工程理論與實踐;2013年12期

2 趙學(xué)健;莊毅;趙潔;薛佟佟;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)功率控制策略[J];電子與信息學(xué)報;2010年09期

3 陳友榮;俞立;董齊芬;洪榛;;基于近鄰算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2010年07期

4 任q

本文編號：481855