無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)充電低時(shí)延數(shù)據(jù)收集策略研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs，wireless sensor networks)中，采用移動(dòng)無線充電并完成數(shù)據(jù)收集，改善了節(jié)點(diǎn)能量分布的均衡性，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)使用壽命。但考慮到移動(dòng)設(shè)備速度的限制，會(huì)給數(shù)據(jù)收集帶來一定的時(shí)延。在保證網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)運(yùn)行的情況下，以優(yōu)化數(shù)據(jù)收集時(shí)延為目標(biāo)，本文研究了多用途移動(dòng)設(shè)備(MPMD，multipurpose mobile device)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)充電并收集數(shù)據(jù)的時(shí)延優(yōu)化問題，提出了基于MPMD移動(dòng)充電低時(shí)延數(shù)據(jù)

2、收集策略，并對(duì)該策略進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。主要工作如下：
　　(1)研究了WSNs移動(dòng)充電低時(shí)延數(shù)據(jù)收集問題。將MPMD引入WSNs進(jìn)行充電和數(shù)據(jù)收集，提出了網(wǎng)絡(luò)持續(xù)運(yùn)行情況下的低時(shí)延移動(dòng)數(shù)據(jù)收集問題。
　　(2)將網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)充電低時(shí)延數(shù)據(jù)收集問題轉(zhuǎn)化為中繼跳數(shù)約束下的最短路徑問題(SPRH，the shortest path problem under the relay hop constrains)。通過對(duì)接收數(shù)據(jù)/

3、充電時(shí)間、移動(dòng)時(shí)間、路徑長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)收集時(shí)間、最大數(shù)據(jù)收集時(shí)延、能量約束與中繼跳數(shù)之間關(guān)系的分析及理論推導(dǎo)，將網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)充電低時(shí)延數(shù)據(jù)收集問題轉(zhuǎn)化為SPRH問題。
　　(3)設(shè)計(jì)了求解SPRH問題的基于節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值的貪婪啟發(fā)式算法(NCWG，nodecharging weight based greedy heuristic algorithm)。本文證明了SPRH問題為NPC問題，依據(jù)中繼跳數(shù)和路徑長(zhǎng)度關(guān)系設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值，并基于

4、節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值采用貪婪算法確定充電節(jié)點(diǎn)集及移動(dòng)路徑。
　　(4)改進(jìn)得到了基于節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值尋優(yōu)的啟發(fā)式算法(NCWO，node chargingweight optimization based heuristic algorithm)。考慮到改變路徑長(zhǎng)度增加量和中繼跳數(shù)減少量的影響程度，會(huì)使節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值發(fā)生變化，設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)的節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值，并通過粒子群算法尋找最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值，再根據(jù)最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)充電權(quán)值獲得充電節(jié)點(diǎn)集及移動(dòng)路徑。N