無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks,WSN）作為傳感器和無線通信緊密結(jié)合的先進技術(shù)成果,已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。WSN具有很高的數(shù)據(jù)獲取效率,并且有很大靈活性,但能量供給問題一直是該技術(shù)發(fā)展的瓶頸�？沙潆姛o線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Recharging Sensor Network,WRSN）就是為解決WSN供電問題的一個革新技術(shù)。隨著射頻能量傳輸、無人機和邊緣云計算等新技術(shù)逐步成熟,WRSN也迎來了新的發(fā)展機遇。本文從WRSN內(nèi)部能耗合理分布和外部能量有效注入的角度出發(fā),先針對WRSN充電周期長,移動充電載體實用性差等問題提出了改善建議,然后重點研究了如何融合攜能通信、卸載均衡及無人機移動充電技術(shù)去解決WRSN應(yīng)用過程中的核心問題之一,即整體能效優(yōu)化問題。本論文研究的課題有一定的理論和實用價值,主要工作與貢獻包括以下三個方面:1、研究了攜能通信技術(shù)在WRSN中的應(yīng)用。在定向天線、陣列天線和波束成形等技術(shù)成熟的條件下,無線射頻信號中包含的射頻能量可以被有效收集利用。在這個技術(shù)背景下,本文通過最優(yōu)化分析手段,以節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸速率、無線信號發(fā)射功率和接... 

【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
        1.1.1 WSN發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.2 WSN存在問題
    1.2 WSN能效提升研究的現(xiàn)狀
        1.2.1 WRSN能量收集技術(shù)
        1.2.2 WRSN移動充電技術(shù)
        1.2.3 邊緣云計算技術(shù)
    1.3 本文工作
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 具體內(nèi)容
第二章 WRSN能效優(yōu)化基礎(chǔ)理論與技術(shù)
    2.1 WRSN網(wǎng)絡(luò)基本理論
    2.2 WRSN內(nèi)部能效提升技術(shù)
        2.2.1 環(huán)境微能量收集技術(shù)
        2.2.2 無線射頻攜能通信技術(shù)
        2.2.3 基于邊緣云計算的任務(wù)卸載技術(shù)
        2.2.4 異構(gòu)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
    2.3 WRSN外部能效提升技術(shù)
        2.3.1 電磁場諧振無線充電相關(guān)技術(shù)
        2.3.2 無人機技術(shù)
        2.3.3 移動充電理論研究現(xiàn)狀
    2.4 小節(jié)
第三章 WRSN攜能通信能效最優(yōu)化研究
    3.1 引言
        3.1.1 SWIPT技術(shù)
        3.1.2 本章創(chuàng)新點
        3.1.3 本章工作
    3.2 系統(tǒng)模型和問題的提出
        3.2.1 系統(tǒng)模型
        3.2.2 通訊模型
        3.2.3 問題的規(guī)劃
    3.3 最優(yōu)化問題的求解
        3.3.1 目標函數(shù)的變換
        3.3.2 能耗效率最大化的遞歸算法
    3.4 連續(xù)能量分割比率的分布式算法
        3.4.1 對偶問題模型
        3.4.2 數(shù)據(jù)傳輸速率控制子算法
        3.4.3 功率分配子算法
        3.4.4 能量分割子算法
        3.4.5 拉格朗日算子的更新
    3.5 離散能量分割比率的分布式算法
        3.5.1 構(gòu)建最優(yōu)化問題
        3.5.2 對偶問題的構(gòu)建
        3.5.3 數(shù)據(jù)傳輸速率控制策略
        3.5.4 功率分割系數(shù)選擇策略
        3.5.5 拉格朗日算子的更新
    3.6 仿真結(jié)果和討論
        3.6.1 仿真的構(gòu)建
        3.6.2 收斂和性能分析
        3.6.3 發(fā)送上限對能耗效率的影響
        3.6.4 能量收割對電池剩余電量的影響
        3.6.5 接收節(jié)點的數(shù)量對能耗效率的影響
        3.6.6 發(fā)送功率門限對功率分割的影響
        3.6.7 網(wǎng)絡(luò)性能
    3.7 小結(jié)
第四章 WRSN任務(wù)卸載最優(yōu)化研究
    4.1 引言
        4.1.1 任務(wù)卸載WRSN網(wǎng)絡(luò)
        4.1.2 本章創(chuàng)新點
        4.1.3 本章工作
    4.2 系統(tǒng)模型
        4.2.1 通信模型
        4.2.2 計算模型
        4.2.3 問題的建立
    4.3 博弈機制的設(shè)計
        4.3.1 卸載閾值算法
        4.3.2 共享服務(wù)的卸載組算法
        4.3.3 OMG工作流
        4.3.4 OMG實現(xiàn)
    4.4 OGM機制的性能評估
        4.4.1 實驗環(huán)境的搭建
        4.4.2 OGM機制的性能評估
        4.4.3 OGM機制的開銷
    4.5 小結(jié)
第五章 WRSN移動充電最優(yōu)化研究
    5.1 引言
        5.1.1 本章創(chuàng)新點
        5.1.2 本章工作
    5.2 WRSN移動充電系統(tǒng)模型
        5.2.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲模型
        5.2.2 新技術(shù)對傳統(tǒng)移動充電模型的影響
    5.3 移動充電目標節(jié)點集構(gòu)建
        5.3.1 網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵充電節(jié)點的確定
        5.3.2 普通節(jié)點充電權(quán)重的確定
        5.3.3 應(yīng)用層充電節(jié)點權(quán)重
        5.3.4 充電目標節(jié)點集的確定
    5.4 移動充電運行體系構(gòu)建
        5.4.1 充電裝置電池容量的確定
        5.4.2 移動充電任務(wù)起點的確定
        5.4.3 移動充電數(shù)學模型
        5.4.4 有約束最小生成樹算法
        5.4.5 改進型移動充電算法
    5.5 移動充電機制性能評估
        5.5.1 算法復(fù)雜度分析
        5.5.2 算法性能評估
    5.6 小結(jié)
第六章 總結(jié)和展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 研究展望
第七章 主要縮寫對照表
參考文獻
致謝
攻讀博士學位期間發(fā)表的科研論文
攻讀博士學位期間參加的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]移動云計算中多用戶高效能動態(tài)卸載策略研究[D]. 匡志凱.西南大學 2018
[2]一種用于物聯(lián)網(wǎng)智能家居的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合方案設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 廖文勁.南京郵電大學 2014
[3]基于3G、WLAN和無線Mesh網(wǎng)絡(luò)融合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究[D]. 何磊.國防科學技術(shù)大學 2012



本文編號：3438554