傳感器網絡中基于位置信息的節(jié)能算法研究.pdf

1、隨著基于微機電系統(tǒng)的傳感器技術、低能耗電子和射頻技術的不斷進步，低能耗、廉價的無線微傳感器得以大規(guī)模應用，相應的無線傳感器網絡應運而生。無線傳感器可以被應用于軍事、商業(yè)、醫(yī)療救護、環(huán)境監(jiān)測等多方面，具有廣闊的應用前景，科學家預言傳感器網絡將成為新世紀人們生活的重要組成部分。 節(jié)點能量有限是傳感器網絡的突出特點，構成了傳感器網絡應用的瓶頸。因此如何能節(jié)約網絡節(jié)點的能量，延長網絡生命周期，是無線傳感器網絡研究中的一個熱點。

2、隨著定位技術的發(fā)展，很多傳感器網絡節(jié)點都配有定位系統(tǒng)。本文的算法都是在節(jié)點配有定位系統(tǒng)的前提下進行研究的，通過有效的利用位置信息來達到節(jié)能的目的。本文首先研究了傳感器網絡中現(xiàn)有的各種節(jié)能策略，然后對以下幾個方面進行了研究： (1)傳感器網絡的最大能量消耗是數(shù)據傳輸，無線電磁波信號能量消耗與傳輸?shù)木嚯x平方成正比，無線水聲信號的衰減隨距離成正指數(shù)遞增，因而為了節(jié)約能量，網絡在傳輸數(shù)據時，一般都采用短距離多跳方式。論文分析了在數(shù)據傳輸過程中節(jié)

3、點的傳輸距離，跳數(shù)與能量消耗三者之間的關系，通過分析結果得到了節(jié)點能耗的曲線圖。根據能耗曲線圖，結合位置輔助路由機制，本文提出了最佳跳數(shù)路由算法。算法通過確立輔助傳輸點來協(xié)助路由，既限制了路由過程中數(shù)據傳輸?shù)姆秶?，又保證了整個路由過程中耗能低且節(jié)點間的耗能比較均勻。與傳統(tǒng)的受限洪泛機制相比有很大的改進。仿真證明與傳統(tǒng)的位置輔助路由協(xié)議相比，該算法能較好的節(jié)約能量，均衡節(jié)點間能耗，延長網絡生命周期。 (2)通過構建虛擬骨干網，使

4、骨干節(jié)點完成對整個網絡的覆蓋，這樣當骨干節(jié)點處于工作狀態(tài)時，其它節(jié)點就可以處于休眠狀態(tài)?？梢栽趥鞲衅骶W絡中找出多個不相交的虛擬骨干網，讓它們進行輪流工作，這樣可以有效的節(jié)省能量。如何在傳感器網絡中尋找最大個數(shù)不相交的虛擬骨干網一直是個比較復雜的問題。本文分析了虛擬骨干網的節(jié)能機制，同時結合節(jié)點的位置信息，介紹了一種數(shù)學模型來求解極大不相交虛擬骨干網，為以后在這方面的研究提供了理論基礎。 (3)基于網格模型的GAF(Geograp