無線傳感器網(wǎng)絡若干節(jié)能關鍵技術研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor networks，WSN)的節(jié)點中，可內(nèi)置形式多樣的傳感器，通過多節(jié)點協(xié)作測量周邊環(huán)境的理化信號，從而探測到眾多相關的客觀世界狀態(tài)，如溫度、噪聲、震動、壓力、物體的移動和污染指標。WSN節(jié)點一般由四個部分組成：微控制單元、傳感器模塊、無線收發(fā)裝置和電池單元組成，眾多節(jié)點會以自組織的方式快速形成一個無線網(wǎng)絡。節(jié)點受到其自身體積、成本等因素的限制，從而導致其處理能力、存儲能力、帶寬、以及電源供

2、給十分有限。
　　能量效率的問題是 WSN急需解決的關鍵問題之一，因此如何有效降低能耗，延長節(jié)點的生命周期從而延長 WSN的生命周期，這需要從理論到實踐做許多的工作。
　　本文從操作系統(tǒng)和組網(wǎng)的角度，對 WSN中的若干節(jié)能關鍵技術展開了相關研究，包括操作系統(tǒng)的若干節(jié)能技術，以及組網(wǎng)的若干節(jié)能關鍵技術。介紹了自主研發(fā)的節(jié)點操作系統(tǒng) TaraxOS1，研究了該系統(tǒng)的低功耗任務調(diào)度；研究了與連通支配集相關的組網(wǎng)技術，以支持高效節(jié)能

3、的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。主要內(nèi)容包括：
　　(1)研究了 WSN中的節(jié)點操作系統(tǒng)，研究設計了 TaraxOS操作系統(tǒng)。介紹了 TaraxOS的中斷、內(nèi)存管理、調(diào)度機制、系統(tǒng)的工作流程以及調(diào)度機制，重點研究了基于電池模型的低功耗任務調(diào)度算法。
　　(2)提出了用馬爾科夫模型優(yōu)化分布式連通支配集算法。該算法首先使用離散馬爾科夫鏈為節(jié)點建立模型，然后根據(jù)節(jié)點的度和剩余能量進行多輪選舉支配點，并依據(jù)模型預測的功耗決定本輪的運行時間。

4、>　　(3)提出了基于鄰節(jié)點信息的分布式連通支配集構造算法。該算法首先利用單跳鄰節(jié)點的通信覆蓋信息，分布式的在全網(wǎng)中求出各節(jié)點對應的最小轉發(fā)集，然后采用在鄰節(jié)點范圍內(nèi)廣播最小轉發(fā)集信息的方法構造出連通支配集。
　　(4)提出了基于蜂窩模型構建虛擬骨干網(wǎng)的分布式算法。蜂窩結構是高效的二維區(qū)域覆蓋方法，基于蜂窩模型構建虛擬骨干網(wǎng)的分布式算法，減少了蜂窩結構模型的扭曲度，經(jīng)仿真實驗表明，由本算法構建出的骨干節(jié)點數(shù)少且穩(wěn)定，得到的骨干網(wǎng)較