作為一種新興技術,無線可充電傳感器網(wǎng)絡（Wireless Rechargeable Sensor Network, WRSN）集成了無線充電、感知、通信和計算等多種功能。與由電池供電的傳統(tǒng)傳感器節(jié)點不同,無線可充電傳感器節(jié)點可以收集來自無線充電器（或讀寫器）的射頻能量。鑒于其具有小型化的特點和通用的感知功能,無線可充電傳感器在諸如倉庫庫存管理、供應鏈和環(huán)境監(jiān)測、認證等領域具有廣泛的應用前景。隨著無線可充電傳感器節(jié)點設計的日趨成熟,在傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡的基礎上系統(tǒng)地分析和研究無線可充電傳感器網(wǎng)絡的性能具有很大意義。本文結(jié)合該方向的最新研究成果,以無線可充電傳感器網(wǎng)絡的系統(tǒng)分析與優(yōu)化為主要研究內(nèi)容。本文的主要工作和貢獻包括以下幾個方面：1.本文簡要回顧了無線可充電傳感器網(wǎng)絡的研究背景、研究挑戰(zhàn)和相關國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。2.本文研究了無線可充電節(jié)點的定位問題。在大多數(shù)傳感器網(wǎng)絡應用中,傳感器節(jié)點的位置信息都不可或缺。例如,在庫房貨物管理和環(huán)境監(jiān)測場景中,系統(tǒng)需要知道節(jié)點位置從而判斷傳感數(shù)據(jù)的來源,并基于此進一步實現(xiàn)機器人輔助搜索和數(shù)據(jù)收集。同時,定位和跟蹤基于RFID的節(jié)點可以幫助超市更好地理解... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第1章 緒論
    本章摘要
    1.1 研究背景
        1.1.1 線可充電傳感器網(wǎng)絡的構(gòu)成
        1.1.2 無線可充電傳感器網(wǎng)絡的主要特點
        1.1.3 無線可充電傳感器網(wǎng)絡的應用場景
        1.1.4 線可充電傳感器網(wǎng)絡中的研究問題與挑戰(zhàn)
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 無線充電技術
        1.2.2 無線充電傳感器節(jié)點設計
        1.2.3 傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點定位
        1.2.4 無線可充電傳感器網(wǎng)絡能量優(yōu)化
        1.2.5 網(wǎng)絡通信性能優(yōu)化
        1.2.6 基于無線可充電傳感器網(wǎng)絡的應用
    1.3 本文的工作
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 具體內(nèi)容
第2章 無線可充電傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點定位
    本章摘要
    2.1 引言
    2.2 線充電特性分析
    2.3 TOC基礎設計
        2.3.1 問題場景
        2.3.2 點切割
        2.3.3 面切割
    2.4 TOC擴展設計
        2.4.1 單節(jié)點可行域的最優(yōu)切割
        2.4.2 多節(jié)點切割
    2.5 分析與討論
    2.6 系統(tǒng)性能評估
        2.6.1 實驗驗證
        2.6.2 仿真設置
        2.6.3 TOC基礎算法性能
        2.6.4 TOC擴展算法與TOC基礎算法的比較
        2.6.5 系統(tǒng)參數(shù)的影響
    2.7 本章小結(jié)
第3章 無線充電器的移動速度最優(yōu)化設計
    本章摘要
    3.1 引言
    3.2 問題定義
        3.2.1 系統(tǒng)模型
        3.2.2 問題定義
    3.3 廣義二維場景下的速率控制算法設計
        3.3.1 任意二維軌跡下的單節(jié)點充電場景
        3.3.2 任意二維移動軌跡下的多節(jié)點充電場景
    3.4 線性移動的充電器速率最優(yōu)控制
        3.4.1 線性軌跡下的單節(jié)點充電
        3.4.2 線性軌跡下的多節(jié)點充電
    3.5 系統(tǒng)性能評估
        3.5.1 二維非規(guī)則充電器移動軌跡
        3.5.2 線性移動軌跡
        3.5.3 系統(tǒng)參數(shù)的影響
    3.6 分析與討論
        3.6.1 節(jié)點初始能量的影響
        3.6.2 關于網(wǎng)絡壽命
        3.6.3 不同的加速度與減速度最大值
    3.7 本章小結(jié)
第4章 保感知性能的無線可充電節(jié)點調(diào)度策略
    本章摘要
    4.1 引言
    4.2 問題描述
        4.2.1 網(wǎng)絡模型
        4.2.2 能量消耗與補充
        4.2.3 問題描述
    4.3 算法設計
        4.3.1 NP-Complete證明
        4.3.2 傳感器工作調(diào)度
        4.3.3 最佳充電方案
    4.4 仿真評估
        4.4.1 仿真設置
        4.4.2 與基準算法比較
        4.4.3 不同節(jié)點數(shù)目下的性能比較
        4.4.4 充電器不同充電容量的影響
        4.4.5 不同節(jié)點初始能量大小的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 無線可充電傳感器網(wǎng)絡的通信時延最小化
    本章摘要
    5.1 引言
    5.2 無線可充電傳感器網(wǎng)絡中的通信時延
        5.2.1 動態(tài)周期時隙ALOHA協(xié)議
        5.2.2 基于RFID的無線可充電傳感器網(wǎng)絡的通信模式
        5.2.3 讀寫器與標簽之間的通信時延
    5.3 讀寫器線性移動下的通信時延最小化
        5.3.1 算法設計
    5.4 二維空間移動下的通信時延最小化問題
        5.4.1 NP難證明
        5.4.2 近似解設計
    5.5 分析與討論
        5.5.1 傳輸成功率保證
        5.5.2 關于單次回復通信模式的討論
        5.5.3 各向異性的通信范圍
    5.6 仿真結(jié)果
        5.6.1 仿真設置
        5.6.2 讀寫器在二維平面中的移動性能
        5.6.3 不同系統(tǒng)設置的影響
        5.6.4 DFSA下的系統(tǒng)性能
        5.6.5 成功通信保障的有效性
    5.7 本章小結(jié)
第6章 基于無線可充電傳感器網(wǎng)絡的加密認證系統(tǒng)設計
    本章摘要
    6.1 引言
    6.2 基于傳感器數(shù)據(jù)的認證系統(tǒng)設計
        6.2.1 基于加速度計的參考設計
    6.3 旋轉(zhuǎn)檢測與識別
        6.3.1 數(shù)據(jù)預處理
        6.3.2 特征矢量提取
        6.3.3 F-Vectors匹配
    6.4 實驗評估
        6.4.1 性能評估
        6.4.2 系統(tǒng)設置
    6.5 仿真驗證
        6.5.1 噪聲對認證精度的影響
        6.5.2 傳感數(shù)據(jù)樣本大小的影響
        6.5.3 感知數(shù)據(jù)斷裂的影響
    6.6 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    本章摘要
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
附錄A
    A.1 引理3.4.1的證明
    A.2 引理3.4.2的證明
    A.3 最大化E(t_i)
    A.4 公式(3.22)的推導
參考文獻
攻讀博士學位期間主要研究成果及參與的科研項目


【參考文獻】：
博士論文
[1]可充電傳感器網(wǎng)絡的資源管理與優(yōu)化研究[D]. 張永敏.浙江大學 2015
[2]能量受限的傳感器調(diào)度問題研究[D]. 任祝.浙江大學 2013
[3]無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋理論與資源優(yōu)化研究[D]. 賀詩波.浙江大學 2012
[4]無線傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)與算法研究[D]. 曹向輝.浙江大學 2011

碩士論文
[1]無線可充電傳感器節(jié)點開發(fā)與能量管理研究[D]. 李紫薇.浙江大學 2014
[2]無線充電傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)及應用[D]. 江發(fā)昌.浙江大學 2012



本文編號：3536747