能量采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量預(yù)測(cè)及分簇算法.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，WSN)節(jié)點(diǎn)由容量有限的電池供電，存在嚴(yán)重的能量約束問題。能量采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Energy Harvesting WSN，EH-WSN)利用能量采集技術(shù)，可以收集環(huán)境中的可用能量為網(wǎng)絡(luò)供電，有效地緩解了傳感器節(jié)點(diǎn)能量受限問題。由于采集的能量受隨機(jī)性環(huán)境變化的影響，具有明顯的日、季節(jié)變化，以及不連續(xù)性和不確定性。如何在變化的采集能量下，使網(wǎng)絡(luò)持續(xù)穩(wěn)定工作，同時(shí)發(fā)揮最大性

2、能是EH-WSN研究面臨的主要問題。本文在此背景下研究能量預(yù)測(cè)及能耗均衡的異構(gòu)分簇算法，并設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法。主要工作包括：
　　1)基于自適應(yīng)濾波器的能量預(yù)測(cè)算法。該算法通過記錄傳感器節(jié)點(diǎn)環(huán)境能量采集的歷史數(shù)據(jù)，利用s階自適應(yīng)濾波器對(duì)未來能量進(jìn)行預(yù)測(cè)。以實(shí)際觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值間誤差的歸一化最小平方根為參數(shù)，自適應(yīng)更新濾波器系數(shù)，實(shí)時(shí)跟隨環(huán)境變化，從而實(shí)現(xiàn)高精度的能量預(yù)測(cè)。仿真結(jié)果表明，在與傳統(tǒng)算法的對(duì)比下，本算法以綜合更低的資源占

3、用，獲得較高的預(yù)測(cè)精度。
　　2)基于EH-WSN的能耗均衡異構(gòu)分簇協(xié)議（DEHCH）。針對(duì)原始LEACH協(xié)議的不足，根據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量、節(jié)點(diǎn)能量采集機(jī)會(huì)以及節(jié)點(diǎn)到基站的距離三個(gè)因子，對(duì)分簇算法的簇頭選擇進(jìn)行了改進(jìn)。使與基站距離越近、能量采集機(jī)會(huì)和剩余能量越大的傳感器節(jié)點(diǎn)成為簇頭的概率相對(duì)越大。仿真結(jié)果表明，DEHCH協(xié)議可使網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載平衡能力提升，有效地提高了EH-WSN的性能。
　　3)針對(duì)固定性能網(wǎng)絡(luò)不能適應(yīng)能量采集環(huán)境