机载PHM中的无线传感器网络功率控制算法.pdf

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1、122传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第6期机载PHM中的无线传感器网络功率控制算法罗缔，郑巍(南昌航空大学物联网研究所，江西南昌330063)摘要：由于机载环境的复杂性，机载故障预测与健康管理(PHM)系统采用无线传感器网络(WSNs)技术进行数据采集。鉴于机载PHM对消息传输高实时性的要求，需要通过功率控制来优化网络拓扑，减少网络平均长度。提出一种基于小世界理论的功率控制算法(PCS)，该算法通过添加捷径来降低网络平均路径长度，并采用遗传算法对

2、捷径进行优化，得到通信代价较小、网络平均路径长度较短的捷径。仿真结果表明：PCS算法优化了网络拓扑，缩短了网络平均路径长度，提高了信息传输速率，并且在较大的传感器网络环境下也具有较好的适用性。关键词：机载PHM；无线传感器网络；小世界；遗传算法中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)06--0122--04WSNspowercontrolalgorithminairbornePHMLUODi，ZHENGWei(InternetofThingsTechnologyInstitute，Nan

3、changHangKongUniversity，Nanchang330063，China)Abstract：Becauseofcomplexityofairborneenvironment，wirelesssensornetworks(WSNs)technologyisusedtocollectdatabyaircraftprognosticsandhealthmanagement(PHM)system．Therequirementsofhighreal—timeoninformationtransmissionforai

4、rcraftPHM，shouldshortenthenetworkaveragepathlengthbypowercontroltooptimizenetworktopology．Apowercontrolalgorithmbasedonsmallworldtheory(PCS)isproposed，thealgorithmshortensnetworkaveragepathlengthbythemeansofaddingshort—cuts，anditusesgeneticalgorithmtooptimizethesh

5、ortcuts，SOoptimizationnetworkwhichhaslesscommunicationcostandshorternetworkaveragepathlengthcanbeobtained．ThesimulationresultsshowthatthePCSalgorithmoptimizesnetworktopology，shortensnetworkaveragepathlengthandimprovesinformationtransmissionrate．Keywords：aircraftPH

6、M；wirelesssensornetworks(WSNs)；smallworld；geneticalgorithm0引言制调节网络中每个节点的发射功率，减少传输跳数，进而针机载故障预测与健康管理(prognosticsandhealthman—对机载PHM应用要求优化网络的拓扑结构。目前，WSNsagement，PHM)系统是能够利用尽可能少的传感器采集系的功率控制算法有文献[7]提出的基于路由的功率控制算统的各种数据信息，并借助各种智能推理算法(如模糊逻法，该算法通过计算两邻居节点间的距离来计算最优发射功辑、专家系统、

7、神经网络等)来诊断系统自身的健康状态的率；文献[8]提出的功率自适应算法；文献[9]提出的基于跨功能系统，在系统故障发生前对其自身进行预测D~33。层功率控制路由算法；从网络层和MAC层来实现功率控制，在PHM系统中，传统方法采用传感器冗余技术来对各算法按需建立多个不同功率级的路由，节点选择到目的节点项参数进行监测，并通过有线网络方式将数据传输给检测最小功率级的路由来传递分组，通过采用不同的功率控制策者。然而，有线网络需要布线和维护，成本很高，使其在应略来降低能量消耗，但相应的节点跳数也会增加，从而延长用时受到许多限制。与

8、有线网络相比，无线传感器网络网络时延；文献[10]提出基于随机定向进行转发数据包的(wirelesssensornetworks，WSNs)的部署和维护方便、系统WSR路由算法，该算法虽然具有较高的发包率，但网络能耗成本相对低廉。因此，WSNs在机载PHM下具有较好的应较大；文献[11]提出的SCR算法