【摘 要】
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近年来,传感网络经历了从有线连接到无线组网的关键演变。尤其是无线可充电传感网络技术的兴起,使得传感器能够适用于更加复杂和恶劣的应用环境。然而,在利用固定基站收集数据的传感网络中,传感器节点的转发负载极不均衡。这种特性造成部分传感器节点的能耗过高,而较其他传感器更容易耗尽能量。但随着无线传感器的广泛应用,业界对传感网络的长期和稳定运行提出了更高的要求。因此,开展无线可充电传感网络的关键技术研究具有非
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近年来,传感网络经历了从有线连接到无线组网的关键演变。尤其是无线可充电传感网络技术的兴起,使得传感器能够适用于更加复杂和恶劣的应用环境。然而,在利用固定基站收集数据的传感网络中,传感器节点的转发负载极不均衡。这种特性造成部分传感器节点的能耗过高,而较其他传感器更容易耗尽能量。但随着无线传感器的广泛应用,业界对传感网络的长期和稳定运行提出了更高的要求。因此,开展无线可充电传感网络的关键技术研究具有非常重要的意义。针对无线可充电传感网络的数据收集与充电策略,本文的研究工作主要从以下几个方面展开:针对单一固定基站的传感网络模型,提出了一种基于模拟退火算法的能量均衡数据收集策略。该策略首先给出了基于广度优先搜索的节点分层和路由初始化方法,并基于分层的路由结构建立了以平衡节点间能耗为目标的优化问题。为快速求解,一种基于模拟退火算法的启发式算法被提出。通过逐层优化节点间的链路,最终获得能量均衡性能最优的路由树。仿真结果表明,所提出的基于模拟退火算法的能量均衡数据收集策略较传统基于最短路径算法的策略有更长的无节点死亡运行时间,并且能量均衡性能和能量利用效率更优。针对双基站协作的传感网络模型,提出了一种基于模拟退火算法的联合数据收集和充电策略。该策略首先建立了以平衡传感器节点能耗为目标的联合优化问题。为降低求解的难度,该优化问题被分解为路由优化和充电路径优化两个子问题。两种基于模拟退火算法的启发式算法被提出以求解对应的子问题。通过分别求解子问题的最优解,最终获得联合优化问题的最优解集。仿真结果表明,所提出的基于模拟退火算法的联合优化策略具有比传统策略更优的能量均衡性能,并提高了低能量节点的剩余能量。综上,本文提出的无线可充电传感网络的数据收集与充电策略能有效提高节点间能量的均衡性,并减少高能耗低能量节点的数量。进而延长了网络运行时间,提升了网络稳定性,具有一定的应用价值。
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