面向區(qū)域覆蓋的能量獲取傳感器網(wǎng)絡休眠調(diào)度算法.pdf

1、近年來，作為高科技產(chǎn)業(yè)中信息獲取最重要最基本的傳感器網(wǎng)絡技術得到了迅猛發(fā)展，在區(qū)域覆蓋監(jiān)測方面應用十分廣泛。特別是用于無人或危險區(qū)域長期監(jiān)測時，節(jié)點通常難以更換，因此節(jié)能是無線傳感器網(wǎng)絡研究中優(yōu)先考慮的問題。能量獲取無線傳感器網(wǎng)絡緩解了網(wǎng)絡生命周期和性能的矛盾限制，但傳感器節(jié)點單次獲取的能量依然有限，而休眠調(diào)度作為典型的節(jié)能技術，通過調(diào)度節(jié)點輪流進入休眠狀態(tài)，能有效地提高能效，延長網(wǎng)絡生命周期。但目前鮮少有研究關注用于區(qū)域覆蓋的可能量獲

2、取傳感器網(wǎng)絡節(jié)點休眠調(diào)度，鑒于此本文提出面向區(qū)域覆蓋的能量獲取傳感器節(jié)點休眠調(diào)度算法，致力于解決在滿足要求的區(qū)域覆蓋率和節(jié)點間能耗平衡的前提下，如何使可能量獲取傳感器網(wǎng)絡持久不間斷運行的問題，主要研究工作和創(chuàng)新點如下：
　　與以往傳統(tǒng)節(jié)點考慮的能量使用極限不同，可能量獲取節(jié)點休眠調(diào)度更多地關注獲取的環(huán)境能量帶來的變化?；诖颂岢龌诰嚯x的內(nèi)外限制兩階段節(jié)點休眠調(diào)度算法，從基于距離的區(qū)域覆蓋節(jié)點分組算法和能量評估函數(shù)兩方面逐步調(diào)度節(jié)

3、點工作模式。首先以太陽能為例對面向區(qū)域覆蓋能量獲取無線傳感器網(wǎng)絡進行建模，設計能量管理策略，然后提出了基于距離的區(qū)域覆蓋節(jié)點分組算法，保證覆蓋率，接著利用節(jié)點已充電次數(shù)與節(jié)點當前剩余能量構建能量評估函數(shù)來選擇合適的活躍節(jié)點，其他節(jié)點進行休眠。仿真結果顯示算法不需要準確的位置信息就能滿足覆蓋，同時延長了網(wǎng)絡生命周期。
　　提出基于強化學習的用于區(qū)域覆蓋的能量獲取兩階段節(jié)點休眠調(diào)度算法，從基于優(yōu)先算子的區(qū)域覆蓋節(jié)點分組算法和基于 Q學

4、習活躍節(jié)點選擇算法兩方面逐步調(diào)度節(jié)點工作模式。節(jié)點分組利用優(yōu)先算子優(yōu)先考慮了稀疏區(qū)域的節(jié)點來保證要求的覆蓋率，之后將 Q學習擴展應用于太陽能獲取無線傳感器網(wǎng)絡，建立一個組合內(nèi)的多節(jié)點協(xié)作的團隊 Q學習模型，設計學習策略和動作選擇策略，指導組內(nèi)節(jié)點在適應動態(tài)環(huán)境下協(xié)作學習工作模式選擇，通過不斷地進行活躍節(jié)點角色轉換，讓其他節(jié)點進入休眠，完成整個團隊的休眠調(diào)度學習。與現(xiàn)有算法對比結果顯示提出的算法能有效地通過感知環(huán)境來調(diào)整組內(nèi)節(jié)點模式，平衡