无线传感器网络节能优化技术研究

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1、摘要无线传感器网络是一种新型的网络和计算技术，这种网络由大量集成低成本、低功耗、具备感知、数据处理、存储和无线通信能力的微型传感器节点，通过大规模的网络部署，自组织方式构成网络，借助于节点中内置形式多样的传感器，可以将客观世界中不断变化的信息，通过网络方式及时有效地传输到信息接收端，被广泛地应用于国防军事与安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐抗灾等领域。然而，由于节点靠电池供给能量，而又不易对如此众多的节点更换电池，节省能耗延长网络生命期就成为了无线传感器网络的关键：此外，由于无线传感器网络应用领域非常广泛，不同应用领域对网络有不同程度的

2、服务质量要求。因此，设计能耗低且又能灵活有效支持服务质量的无线传感器网络，对其应用与发展具有非常重要的意义。为进一步提高无线传感器网络的性能，本文以节约能耗、延长网络生命周期为目标，针对无线传感器网络的几个关键问题提出了解决方案：在覆盖控制优化方面，将问题归结于一个多目标非线性规划问题，提出与能耗紧密结合的虚拟力控制策略以优化节点部署；在网络路由优化方面，综合考虑网络的QoS需求、拓扑结构以及能量消耗，提出用分层小生境蚁群算法优化路由技术；在数据处理的优化方面，考虑无线传感器网络的多主体分布式的特点，提出利用Vague集合理论对数据进行判决与约简来减

3、少数据量及复杂度来节约能耗；在传感器节点的功率优化方面，提出基于Vague集的智能PID控制来达到对功率的自适应调节，从而达到节能的目的，并给出了软硬件设计方案。图【53】表【5】参【76】关键词：无线传感器网络；覆盖；路由；Vague集合；功率；优化分类号：TP393安徽理T大学硕+学位论文AbstractWirelessSensorNetwork(WSN)isanewtypeofnetwork．InWSN，thetinynodes，whichconsistoflow-cost,low-power,sens啦，dataprocessingandwi

4、relesscommunicationcomponents，aredeployeddenselyandrandomlyinlargenumbers．11lctinynodesformtheWSNinaself-organizationmanner．Basedonthediverseonboardsensors，theWSNcanserl∞thefieldandcommunicatetheinformationtotheremotesinkinallefficientandtimelymanner．，nlesensingperformanceandre

5、liabilityhavebeenimprovedsignificantlyinWSN．SotheWSN啪bewidelyusedinmilitarysensing，security,environmentalmonitoring,trafficsurveillance，medical仃eatmenLbuildingandstructuresmonitoring，evenanti—terrorism，ete．However,sincethesensornodesarebarelydrivenanditisimpracticaltorechargeth

6、ebaReryforSOmanynodesafterdeployment,energyefficiencyhasbeenakeyconcemintheresearchworkofWSN．Ontheotherhand,becausethemanyapplicationsalewidespreadinWSN，thedifferentapplicationhasthevar．ngdegreetheQualityofServices(QoS)requirements，Therefore，designingthelowenergyconsumptionandm

7、eetingtheQoSoftheWSNissignificantforapplicationanddevelopment．Inordertofurtherimprovetheperformance，theresearchingtakestheextensionlifetimeandsavingtheenergyconsumptionaspurpose．SeveralsolutionstosomekeyproblemsinWSNa佗proposed．Incoveragecontroloptimizationaspect,astrategyofdepl

8、oymentbasedonenergy-savingandvirtualforceisproposed．In