無線傳感器網絡能耗管理與應用研究
發(fā)布時間：2020-12-11 08:22
20世紀以來,隨著物聯(lián)網技術的快速發(fā)展,無線傳感器網絡(WSN)作為物聯(lián)網的支撐技術也從軍事應用拓展到各行業(yè)的應用中。大量具有感知、計算能力、通信能力的節(jié)點通過無線通信的方式組成一個靈活、自組織的無線傳感器網絡。傳感器網絡的主要任務是對目標信息采集,傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(Sink)以供上層進行分析。但無線傳感器網絡中的通信主體——傳感器節(jié)點通常是能量受限并隨機部署在外部惡劣環(huán)境中,因此,節(jié)點的節(jié)能需求是無線傳感器網絡軟硬件設計都必須面對的問題。如何提高網絡的生存時間,使網絡節(jié)點的能量得到高效利用和平衡網絡各處的能耗速率具有重要的研究價值和挑戰(zhàn)。在本文中,我們對基本的傳感器網絡通過節(jié)點的傳播半徑建立分環(huán)模型得到網絡各處的理論能耗情況。并將理論情況下的能耗與實際網絡仿真情況進行對比,驗證本文模型的有效性。論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:1、在分環(huán)網絡模型下對網絡中節(jié)點進行分簇,為了均衡各環(huán)的節(jié)點能耗,設置內外環(huán)不均勻分簇,通過計算得到使各環(huán)簇頭能耗近似均衡時各環(huán)的簇數(shù)量。為了減少實際應用中的隨機因素對理論的偏差,本文通過改進傳統(tǒng)LEACH協(xié)議的簇頭選舉公式,在選舉簇頭時聯(lián)合節(jié)點的當前能量和簇間距兩個...
【文章來源】：江西師范大學江西省
【文章頁數(shù)】：57 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
傳感器網絡模型
圖 2-1 傳感器網絡模型2.1.2 傳感器節(jié)點在不同的應用中，傳感器的具體設計、功能、外形等可能會有很大的差異，但是它們的基礎結構大同小異。節(jié)點的典型硬件結構如圖 2-2 所示，通常由四個模塊組成：傳感器模塊、處理器模塊、無線射頻模塊和能量供應模塊[28]。這四個大的模塊又可以細分為一些具體的模塊如傳感器，AD 轉換電路、處理器、存儲器、射頻模塊、電池和電路管理電路等。其中傳感器模塊中的傳感器和 AD 轉換電路負責感知和采集信息并將之轉換為數(shù)字信號，常見的傳感器類型有溫濕度傳感器，光照傳感器，加速度傳感器等。處理器模塊的作為整個節(jié)點的中央處理模塊，承擔了協(xié)調調度整個節(jié)點的操作，任務，通信的功能；控制數(shù)據(jù)的收發(fā)并且能對數(shù)據(jù)進行一定的處理和存儲，可以看作是整個節(jié)點的“大腦”。射頻模塊負責同其它節(jié)點或 Sink 進行無線通信，電池和電源管理電路為整個節(jié)點的工作提供能量。
碩士學位論文節(jié)點軟件環(huán)境絡可以理解為是由許多有限通信能力和計算能。在不同的網絡應用中，所設計的節(jié)點的操作入式系統(tǒng)，如 VxWorks、Wince、Linux、QNX 高[29]。傳感器節(jié)點的處理器一般是硬件資源有點的工作較為簡單，并不需要傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)件系統(tǒng)，虛擬內存等。為了能滿足傳感器節(jié)點，加州大學設計了一個專門針對傳感器平臺可系統(tǒng)[30]。TinyOS 是針對傳感器的一個輕量級系用。網絡協(xié)議棧及有關各層的節(jié)能策略棧是網絡協(xié)議分層結構和網絡協(xié)議的統(tǒng)稱。無以劃分為如圖 2-3 所示的幾層：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]物聯(lián)網環(huán)境下數(shù)據(jù)轉發(fā)模型研究[J]. 李繼蕊,李小勇,高雅麗,高云全,方濱興. 軟件學報. 2018(01)
[2]一種基于時空相關性和異常檢測的改進WSN節(jié)能策略[J]. 萬葉晶,葉繼華,江愛文. 傳感技術學報. 2017(08)
[3]無線傳感網中基于能量均衡的機會路由算法[J]. 王雷,王珺,朱志偉,吳涵. 計算機技術與發(fā)展. 2017(04)
[4]無線傳感器網絡節(jié)點定位研究綜述[J]. 呂淑芳. 傳感器與微系統(tǒng). 2016(05)
[5]多稀疏基分簇壓縮感知的WSN數(shù)據(jù)融合方法[J]. 朱路,劉媛媛,慈白山,潘澤中. 傳感技術學報. 2016(03)
[6]傳感器的最新應用與發(fā)展[J]. 羅林,胥玉萍,宋春華. 信息通信. 2016(03)
[7]傳感器技術在自動控制系統(tǒng)中的應用及發(fā)展趨勢[J]. 周方方. 科技與企業(yè). 2016(05)
[8]一種基于LEACH的異構WSN能量均衡成簇協(xié)議[J]. 葉繼華,王文,江愛文. 傳感技術學報. 2015(12)
[9]無線傳感器網絡在橋梁健康監(jiān)測中的應用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星. 軟件學報. 2015(06)
[10]面向WSN的自適應模糊功率控制算法研究[J]. 邵奇可,馮淑娜,毛科技. 傳感技術學報. 2015(04)
博士論文
[1]基于無線傳感器網絡的選擇協(xié)作傳輸方法研究[D]. 李敏.重慶大學 2014
[2]無線傳感網中事件監(jiān)測的壓縮感知與異常檢測算法研究[D]. 陳分雄.中國地質大學 2013
碩士論文
[1]基于LEACH協(xié)議的無線傳感器網絡數(shù)據(jù)融合技術的研究[D]. 耿同同.青島科技大學 2017
[2]基于傳感器網絡的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 王英帥.杭州電子科技大學 2015
[3]無線傳感器網絡路由協(xié)議的安全性研究與分析[D]. 徐菁風.南京航空航天大學 2015
[4]基于模糊邏輯控制理論的HEED分簇方案的改進與實現(xiàn)[D]. 黃潔.南京郵電大學 2014
[5]基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 李文琛.南京理工大學 2014
[6]無線傳感器節(jié)點在WSN中能耗模型的研究[D]. 何川.昆明理工大學 2013
[7]分簇無線傳感器網絡中跨層頻譜感知方法的研究[D]. 楊耘悅.南京郵電大學 2013
[8]基于粒子群的WSN低能耗路由協(xié)議的研究[D]. 王曉慧.太原理工大學 2012
[9]嵌入式Linux系統(tǒng)實時性的研究[D]. 王毅.南昌大學 2010
本文編號：2910197
【文章來源】：江西師范大學江西省
【文章頁數(shù)】：57 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
傳感器網絡模型
圖 2-1 傳感器網絡模型2.1.2 傳感器節(jié)點在不同的應用中，傳感器的具體設計、功能、外形等可能會有很大的差異，但是它們的基礎結構大同小異。節(jié)點的典型硬件結構如圖 2-2 所示，通常由四個模塊組成：傳感器模塊、處理器模塊、無線射頻模塊和能量供應模塊[28]。這四個大的模塊又可以細分為一些具體的模塊如傳感器，AD 轉換電路、處理器、存儲器、射頻模塊、電池和電路管理電路等。其中傳感器模塊中的傳感器和 AD 轉換電路負責感知和采集信息并將之轉換為數(shù)字信號，常見的傳感器類型有溫濕度傳感器，光照傳感器，加速度傳感器等。處理器模塊的作為整個節(jié)點的中央處理模塊，承擔了協(xié)調調度整個節(jié)點的操作，任務，通信的功能；控制數(shù)據(jù)的收發(fā)并且能對數(shù)據(jù)進行一定的處理和存儲，可以看作是整個節(jié)點的“大腦”。射頻模塊負責同其它節(jié)點或 Sink 進行無線通信，電池和電源管理電路為整個節(jié)點的工作提供能量。
碩士學位論文節(jié)點軟件環(huán)境絡可以理解為是由許多有限通信能力和計算能。在不同的網絡應用中，所設計的節(jié)點的操作入式系統(tǒng)，如 VxWorks、Wince、Linux、QNX 高[29]。傳感器節(jié)點的處理器一般是硬件資源有點的工作較為簡單，并不需要傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)件系統(tǒng)，虛擬內存等。為了能滿足傳感器節(jié)點，加州大學設計了一個專門針對傳感器平臺可系統(tǒng)[30]。TinyOS 是針對傳感器的一個輕量級系用。網絡協(xié)議棧及有關各層的節(jié)能策略棧是網絡協(xié)議分層結構和網絡協(xié)議的統(tǒng)稱。無以劃分為如圖 2-3 所示的幾層：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]物聯(lián)網環(huán)境下數(shù)據(jù)轉發(fā)模型研究[J]. 李繼蕊,李小勇,高雅麗,高云全,方濱興. 軟件學報. 2018(01)
[2]一種基于時空相關性和異常檢測的改進WSN節(jié)能策略[J]. 萬葉晶,葉繼華,江愛文. 傳感技術學報. 2017(08)
[3]無線傳感網中基于能量均衡的機會路由算法[J]. 王雷,王珺,朱志偉,吳涵. 計算機技術與發(fā)展. 2017(04)
[4]無線傳感器網絡節(jié)點定位研究綜述[J]. 呂淑芳. 傳感器與微系統(tǒng). 2016(05)
[5]多稀疏基分簇壓縮感知的WSN數(shù)據(jù)融合方法[J]. 朱路,劉媛媛,慈白山,潘澤中. 傳感技術學報. 2016(03)
[6]傳感器的最新應用與發(fā)展[J]. 羅林,胥玉萍,宋春華. 信息通信. 2016(03)
[7]傳感器技術在自動控制系統(tǒng)中的應用及發(fā)展趨勢[J]. 周方方. 科技與企業(yè). 2016(05)
[8]一種基于LEACH的異構WSN能量均衡成簇協(xié)議[J]. 葉繼華,王文,江愛文. 傳感技術學報. 2015(12)
[9]無線傳感器網絡在橋梁健康監(jiān)測中的應用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星. 軟件學報. 2015(06)
[10]面向WSN的自適應模糊功率控制算法研究[J]. 邵奇可,馮淑娜,毛科技. 傳感技術學報. 2015(04)
博士論文
[1]基于無線傳感器網絡的選擇協(xié)作傳輸方法研究[D]. 李敏.重慶大學 2014
[2]無線傳感網中事件監(jiān)測的壓縮感知與異常檢測算法研究[D]. 陳分雄.中國地質大學 2013
碩士論文
[1]基于LEACH協(xié)議的無線傳感器網絡數(shù)據(jù)融合技術的研究[D]. 耿同同.青島科技大學 2017
[2]基于傳感器網絡的水環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 王英帥.杭州電子科技大學 2015
[3]無線傳感器網絡路由協(xié)議的安全性研究與分析[D]. 徐菁風.南京航空航天大學 2015
[4]基于模糊邏輯控制理論的HEED分簇方案的改進與實現(xiàn)[D]. 黃潔.南京郵電大學 2014
[5]基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[D]. 李文琛.南京理工大學 2014
[6]無線傳感器節(jié)點在WSN中能耗模型的研究[D]. 何川.昆明理工大學 2013
[7]分簇無線傳感器網絡中跨層頻譜感知方法的研究[D]. 楊耘悅.南京郵電大學 2013
[8]基于粒子群的WSN低能耗路由協(xié)議的研究[D]. 王曉慧.太原理工大學 2012
[9]嵌入式Linux系統(tǒng)實時性的研究[D]. 王毅.南昌大學 2010
本文編號：2910197
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