障礙環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)充電路徑優(yōu)化策略.pdf

1、障礙環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)充電障礙環(huán)境下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)充電路徑優(yōu)化策略路徑優(yōu)化策略O(shè)ptimizationonMobilegingPathinWirelessSenswksAmongObstacles學(xué)科專業(yè)：控制科學(xué)與工程研究生：孔祥雪指導(dǎo)教師：劉麗萍副教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一六年十一月I摘要在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSenswks，WSNs）中，采用移動(dòng)設(shè)備（Mobileger，MC）對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線充電和

2、數(shù)據(jù)收集，可以在一定程度上解決節(jié)點(diǎn)能量受限的問題?？紤]在實(shí)際應(yīng)用中，障礙的存在不僅會導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間的通信障礙，而且會影響移動(dòng)設(shè)備的路線規(guī)劃，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)性能。因此本文研究了障礙環(huán)境下基于移動(dòng)設(shè)備MC的節(jié)點(diǎn)充電及數(shù)據(jù)收集問題，提出了移動(dòng)設(shè)備MC移動(dòng)路徑的優(yōu)化策略。主要工作包括以下幾個(gè)部分：1）研究了障礙環(huán)境下的移動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)收集和充電路徑優(yōu)化問題，提出了連通矩陣、最短跳數(shù)矩陣和節(jié)點(diǎn)合適度等參數(shù)，描述節(jié)點(diǎn)彼此之間的連通關(guān)系和距離關(guān)系。2）分析

3、了能量約束下的路徑優(yōu)化問題，提出了低時(shí)延的路徑優(yōu)化策略LDMC(LowdelaymobilegingstrategyLDMC)；考慮充電節(jié)點(diǎn)的剩余能量，提出了基于剩余能量的路徑優(yōu)化策略REMC(OptimalresidualenergymobilegingstrategyREMC)；綜合考慮簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量以及數(shù)據(jù)收集時(shí)延，提出了基于節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值的路徑優(yōu)化策略CWMC(Mobilegingstrategybasedongingweig

4、ht)。3）證明了障礙環(huán)境下的MC移動(dòng)充電路徑優(yōu)化問題為NPC問題，并對提出的充電路徑優(yōu)化策略進(jìn)行了仿真分析。比較了不同策略下的路徑長度、平均充電時(shí)延和剩余節(jié)點(diǎn)數(shù)，并分析了MC的移動(dòng)速度和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量對路徑長度、平均充電時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)能耗的影響。結(jié)果顯示基于節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值的路徑優(yōu)化策略CWMC的綜合性能較好。隨著MC移動(dòng)速度的增加，MC的路徑長度保持不變，而平均充電時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)能耗呈下降趨勢；隨著網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，MC的路徑長度和網(wǎng)絡(luò)的能耗