無線傳感器網絡節(jié)點管理技術研究.pdf

1、無線傳感器網絡是由大量低成本、低功耗、具有無線通信和計算能力的微型傳感器節(jié)點組成的自組織分布式網絡系統(tǒng)，涉及無線通信技術、傳感器技術、嵌入式技術和微電機技術等多門學科。它改變了人類與現(xiàn)實物理世界的交互方式，在軍事、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、災難救援、工業(yè)控制、智能家居等領域彰顯出巨大的應用價值。目前無線傳感器網絡面臨的主要問題是計算、存儲和網絡資源等方面的限制，針對如何進行無線傳感器網絡中節(jié)點高效率、低能耗的管理機制展開研究具有十分重要的意義。本

2、文主要在滿足無線傳感器網絡應用需求的前提下對節(jié)點的休眠/喚醒機制和節(jié)點功率管理機制進行了研究，研究的主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 針對可獲取傳感器節(jié)點位置信息的無線傳感器網絡，以TIAN算法中確定冗余節(jié)點的理論為基礎，提出了一種基于能量閾值設定的節(jié)點休眠/喚醒機制，將工作節(jié)點的能量消耗問題視為節(jié)點輪轉工作與休眠狀態(tài)的關鍵因素。針對網絡中探測區(qū)域內長期工作的傳感器節(jié)點能量持續(xù)消耗所造成的節(jié)點探測性能下降（探測半徑減小），從而

3、導致盲區(qū)出現(xiàn)的情況，給節(jié)點設置相應的能量消耗閾值，讓其能量消耗到一定程度上重新開始判別自身的工作狀態(tài)。使得監(jiān)測網絡可以最大限度的利用節(jié)點的能量來完成相關任務，有效的平衡了網絡的整體能量消耗。
　　 同時在無需節(jié)點精確位置信息的無線傳感器網絡環(huán)境中，結合模糊控制算法，設計出一種基于模糊能量控制的節(jié)點休眠/喚醒機制，使得節(jié)點不僅能夠根據(jù)自身能量變化的多少而且還可同時考慮其能量消耗的快慢程度來調整其休眠或工作狀態(tài)。在探測區(qū)域內讓能量消

4、耗較多的節(jié)點進入休眠，能量充足的節(jié)點工作。達到了提高了網絡的整體生存壽命，增強單個傳感器節(jié)點能效的目的。
　　 針對無線傳感器網絡中節(jié)點能耗的動態(tài)變化，引入蟻群優(yōu)化算法，在保證網絡中節(jié)點雙向連通的條件下，制定出一種基于蟻群算法的節(jié)點功率控制管理機制，以節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸流量大小為依據(jù)，自適應地調整節(jié)點的發(fā)射功率，利用蟻群優(yōu)化算法在網絡中重新建立傳輸路由。在無線傳感器網絡中建立低能耗的數(shù)據(jù)通信路徑，有效降低網絡的整體能量消耗。
　

5、　 以無線傳感器網絡為通信平臺搭建了油田抽油機遠程運行監(jiān)測系統(tǒng)，綜合了本文所提出的節(jié)點模糊能量控制理論，在大范圍的監(jiān)測區(qū)域內有效的提高了系統(tǒng)的使用周期，克服了傳統(tǒng)油田生產監(jiān)測方式所帶來的諸多不便，極大的提高了油田生產的自動化性能。
　　 本文研究了無線傳感器網絡節(jié)點管理技術中的核心問題，以提高網絡能耗效率，延長網絡和節(jié)點的有效工作周期為原則，設計出相關的節(jié)點管理控制算法，研究結果表明，以傳感器節(jié)點能耗為出發(fā)點，配以節(jié)點的自適應