【摘要】：獲取高質(zhì)量的有效數(shù)據(jù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最主要的功能之一,然而能量問題卻成為限制它進一步發(fā)展的嚴重阻礙。在傳統(tǒng)靜態(tài)傳感網(wǎng)中,能量高效策略常被用來減少節(jié)點的能耗,但是卻無法消除因能耗不均造成的“能量空洞”;移動Sink的引入在一定程度上緩解了上述問題,卻依然避免不了網(wǎng)絡(luò)生命的消亡。近年來,無線充電技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用為實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的持久運行帶來了新的機遇。通常,我們將采用無線充電技術(shù)方案的傳感器網(wǎng)絡(luò)稱之為“無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)”。當前,諸多文獻對無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量獲取方式、充電調(diào)度方案以及無線充電下的移動數(shù)據(jù)收集方法展開深入研究,但是仍存在一些不足,比如沒有充分考慮數(shù)據(jù)收集延時要求,忽略無線充電小車(WCV)的移動能耗與有限的電池容量、缺少對移動數(shù)據(jù)收集器(MDC)和無線充電小車協(xié)同工作的規(guī)劃等。為減少數(shù)據(jù)收集延遲以及延長網(wǎng)絡(luò)生命周期,本文提出一種基于最大充電效益的高效數(shù)據(jù)收集方法(DCMRB)。根據(jù)節(jié)點通信覆蓋模型,計算出了移動數(shù)據(jù)收集器所需停留的虛擬遍歷點(VTP)的數(shù)量與位置;并在數(shù)據(jù)收集延遲和節(jié)點緩存的約束下,確定網(wǎng)絡(luò)所需最少數(shù)量的MDC,基于此,利用虛擬掃描線(VSL)技術(shù),將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干區(qū)域;隨后,在各區(qū)域均部署一輛移動數(shù)據(jù)收集小車和一輛無線充電小車,進行分布式數(shù)據(jù)收集及能量補充;同時,為確保數(shù)據(jù)的完整性和節(jié)點被充電的公平性,進一步提出了一種MDC速度調(diào)整策略及自適應(yīng)充電請求閾值計算方法,并在同時考慮WCV有限電池容量及行駛能耗的前提下,構(gòu)建了一種基于最大效益的自適應(yīng)充電機制,保證了節(jié)點充電的及時性。仿真實驗表明,同ESAOC、GMS-MRB、FCFS等典型的無線傳感網(wǎng)充電調(diào)度算法相比,DCMRB不僅具有更高的數(shù)據(jù)收集效率,在提高節(jié)點存活率、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期等方面同樣也存在優(yōu)勢。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【圖文】：

圖 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成2）新興無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)概述無線充電技術(shù)的發(fā)展，為徹底解決無線傳感網(wǎng)中節(jié)點能量問題提供了可能。各類研究將采用無線充電技術(shù)方案的傳感網(wǎng)絡(luò)稱之為“無線可充電傳感器網(wǎng)絡(luò)”(Wirchargeable Sensor Networks, WRSNs)。毫無疑問，可充電傳感器節(jié)點是保證網(wǎng)絡(luò)接收能礎(chǔ)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊以及電源模塊組成了可充電節(jié)點。傳感器模塊主要用來感知外部環(huán)境數(shù)據(jù)，比如溫度、濕度以及結(jié)等，并把收集到的信息傳送給處理器模塊；處理器模塊包括存儲器和處理器，主要將傳模塊收集的數(shù)據(jù)進行加工處理，然后存放在存儲器中；無線通信模塊能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點間自，并傳送包括電池電量信息、傳感數(shù)據(jù)、節(jié)點地址等在內(nèi)的信息，此外，還接收來自其他節(jié)點的數(shù)據(jù)。同一般傳感器節(jié)點不同的是，可充電節(jié)點的電池采用可充電的鋰電池電源模塊中，能量接收單元是由線圈和電容組成的諧振體，在接收電磁波能量后能夠交流電能信號，在經(jīng)過整流、 濾波、 穩(wěn)壓單元的處理后把交流電能信號整流成直流

圖 1.2 可充電傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)SNs 是在無線傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，幾乎繼承了無線傳感網(wǎng)的所有優(yōu)點，可大規(guī)模部署、體積小、成本低、可擴展、應(yīng)用廣等。另外，WRSNs 也有以下的特點，）節(jié)省成本、減少環(huán)境污染傳感網(wǎng)中節(jié)點通常使用一次性電池進行供電，一旦電池能量耗盡，不僅僅意味網(wǎng)絡(luò)服務(wù)受到影響，人工更新電池或者重新部署節(jié)點更是一個工作量極大的任測區(qū)域大、節(jié)點個數(shù)多、具有持久穩(wěn)定要求的網(wǎng)絡(luò)更是如此。WRSNs 允許節(jié)點量，有效避免了因節(jié)點能量耗盡造成的網(wǎng)絡(luò)失效，同時也節(jié)約大量的人力物力再者，一次性電池用完后如果隨意丟棄或者處理不當，很容易污染環(huán)境，故而 W環(huán)境而言，也具有非常明顯的作用。）保證長期續(xù)航SNs 有這樣一個突出的特點，即如果外界能夠給予可充電電池持續(xù)不斷地供電，

電大學專業(yè)學位碩士研究生學位論文 第一章 緒k 的數(shù)據(jù)收集方式。也就是說，不同于以往靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點將收集的數(shù)據(jù)通過無線傳接或者間接地發(fā)送給基站，在移動 Sink 的網(wǎng)絡(luò)里，具備這樣一種特殊的節(jié)點，一方安裝在移動設(shè)備上，比如小車或者機器人等進行移動，另一方面，它還具備較強的信和處理功能。即，當此類節(jié)點移動到特定傳感器節(jié)點的通信范圍內(nèi)時，可以接收的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)存儲起來，在規(guī)定的延遲時間內(nèi)將收集的數(shù)據(jù)送達基站并且。我們成此類特殊的節(jié)點為“移動 Sink”。毫無疑問，通過在網(wǎng)絡(luò)中部署一個或多ink，分擔節(jié)點的路由任務(wù)，可以極大地避免節(jié)點負載不均、能量空洞的情況，從而生存時間。一般來講，基于移動數(shù)據(jù)收集的網(wǎng)絡(luò)可以分為三層結(jié)構(gòu)：部署在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點層、移動 Sink 層以及基站層，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下所示。本文為方便表述，將移稱為“移動數(shù)據(jù)收集器”(Mobile Data Collectors, MDCs)。

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本文編號：2770355