無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks,WSN）應(yīng)用范圍遍及各個領(lǐng)域,WSN最早被美國軍方關(guān)注研究,其主要用于采集觀察者所需要的信息,在惡劣的環(huán)境中,人類無法親自采集信息,所以采用傳感器來收集和感知特定區(qū)域范圍內(nèi)的各種信息,例如風(fēng)速,音量,降水量等信息。每個傳感器感知范圍不同和其攜帶的能量有限,為了保證數(shù)據(jù)的完整性,我們一般會在監(jiān)測環(huán)境中隨機放置高密度的傳感器節(jié)點,但這樣通常以網(wǎng)絡(luò)能量的巨大消耗為代價,而且沒有考慮WSN的應(yīng)用成本。目前節(jié)點調(diào)度算法的研究中,不能同時滿足完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域和WSN能源消耗最少的目的,通過對傳感器各部分功能消耗能量的分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)傳感器節(jié)點休眠的時候,傳感器節(jié)點的能源消耗最低,那么我們可以喚醒最少的節(jié)點使其工作,使其余的傳感器節(jié)點進(jìn)行休眠狀態(tài),同時達(dá)到完全覆蓋區(qū)域和降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗的要求,所以本文基于這種思想來設(shè)計一種新的節(jié)點調(diào)度的算法。布爾邏輯的可滿足性問題（Boolean Satisfifiability Problem,SAT）是一個NP完全問題,并且已經(jīng)得到了解決,它是計算機理論和應(yīng)用的核心問題并且在世界解決NP問題上處于領(lǐng)先... 

【文章來源】：沈陽師范大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：42 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

測，部分區(qū)域被重復(fù)監(jiān)測，產(chǎn)生冗余節(jié)點，造成能量浪費，成本上升，面對這樣的情況，我們可以對傳感器節(jié)點進(jìn)行調(diào)度研究，使節(jié)點在休眠和喚醒兩種狀態(tài)間相互改變。在一些重要應(yīng)用領(lǐng)域，對WSN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有很高的要求，所以本文把節(jié)點調(diào)度作為提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力的一種有效手段進(jìn)行研究設(shè)計[12]，本文將在后續(xù)章節(jié)設(shè)計研究對節(jié)點進(jìn)行精確調(diào)度的算法。3.1傳感器節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)對WSN內(nèi)的傳感器節(jié)點進(jìn)行調(diào)度的時候，為了節(jié)省WSN的運行成本，會放低對節(jié)點的要求，簡化節(jié)點的結(jié)構(gòu)，但傳感器節(jié)點的基本結(jié)構(gòu)不會改變，它的基本結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：圖3.1傳感器節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)(1)傳感模塊傳感模塊相當(dāng)于感測模塊，接收其他傳感器傳送的數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行轉(zhuǎn)化。首先傳感器模塊中的傳感器在監(jiān)測區(qū)域采集紫外線強度，風(fēng)力，光照，位移等物理量，其次傳感器節(jié)點通過傳感器模塊中的交流/直流(AC/DC)方式，把收集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)信號，最終把信息傳送給處理模塊由其進(jìn)行處理[13]。(2)處理模塊處理模塊相當(dāng)于中樞模塊，在傳感器結(jié)構(gòu)中有至關(guān)重要的作用，從傳感器模塊接收的信息在處理模塊中進(jìn)行處理，融合，調(diào)度，并進(jìn)行存儲。首先處理模塊中的處理器對接收的信息進(jìn)行處理，最后由其模塊中的存儲器對經(jīng)過處理的信息進(jìn)行保存，處理器和存儲器兩者進(jìn)行互相調(diào)度，并且處理信息。由于這個模塊的支持，傳感器節(jié)點對處理信息和任務(wù)

基于MiniSAT的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點調(diào)度的研究-11-調(diào)度的能力大大提升。(3)無線通信模塊無線通信模塊由三部分組成，包括收發(fā)器，網(wǎng)絡(luò)，MAC，是不同傳感器節(jié)點交互數(shù)據(jù)的媒介。無線通信模塊相當(dāng)于通信模塊，通過通信的方式與其他傳感器節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)互換并且可以進(jìn)行接收和發(fā)送操作。(4)電源供應(yīng)模塊電源供應(yīng)模塊相當(dāng)于電源，電源的能量通常由微小的電池來提供，并且其為另外的三個模塊提供能量，每個模塊使用傳感器節(jié)點能源的情形如圖3.2所示：圖3.2傳感器節(jié)點的能源消耗從圖3.2中可以看到，傳感器節(jié)點的能源主要被無線通信，處理器及傳感器三部分使用，無線通信部分又包括節(jié)點的發(fā)送，接收，空閑，睡眠。在無線通信部分，節(jié)點的發(fā)送部分使用能源的量最大，而且在整個傳感器節(jié)點使用的能源中占比最高，同樣可以看出，節(jié)點在休眠部分使用能源的量最小，而且在整個傳感器節(jié)點使用的能源中占比最低，所以我們可以改進(jìn)目前的節(jié)點調(diào)度算法，增加節(jié)點休眠的數(shù)目，使用最少的節(jié)點喚醒數(shù)目達(dá)到對區(qū)域的完全監(jiān)測，減少WSN整體的能源消耗，這將是本文研究的重點。3.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的感知模型現(xiàn)如今，WSN節(jié)點的感知模型有三種，是感知模型(Sensingprototype)，二元感知模型(BinarySensingModel)和概率感知模型(ProbabilisticSensingModel)[14]，但由于感知模型不經(jīng)常使用，所以我們只介紹主要的兩種感知模型:二元感知模型和概率感知模型，可以用圖3.3表示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]單采樣下基于壓縮感知的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點三維定位方法研究[D]. 李頌.吉林大學(xué) 2019
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[6]基于改進(jìn)遺傳算法的無線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化研究[D]. 楊震.重慶三峽學(xué)院 2019
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[8]基于SAT辨識限速區(qū)間的三軸數(shù)控加工速度規(guī)劃方法研究[D]. 蘇志偉.華中科技大學(xué) 2018
[9]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點低功耗電源管理芯片研究[D]. 謝偉杰.電子科技大學(xué) 2018
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本文編號：3256061