無線傳感器網(wǎng)絡移動充電低時延數(shù)據(jù)收集策略研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(WSNs，wireless sensor networks)中，采用移動無線充電并完成數(shù)據(jù)收集，改善了節(jié)點能量分布的均衡性，延長了網(wǎng)絡使用壽命。但考慮到移動設備速度的限制，會給數(shù)據(jù)收集帶來一定的時延。在保證網(wǎng)絡可持續(xù)運行的情況下，以優(yōu)化數(shù)據(jù)收集時延為目標，本文研究了多用途移動設備(MPMD，multipurpose mobile device)對傳感器節(jié)點充電并收集數(shù)據(jù)的時延優(yōu)化問題，提出了基于MPMD移動充電低時延數(shù)據(jù)

2、收集策略，并對該策略進行了理論分析和仿真驗證。主要工作如下：
　　(1)研究了WSNs移動充電低時延數(shù)據(jù)收集問題。將MPMD引入WSNs進行充電和數(shù)據(jù)收集，提出了網(wǎng)絡持續(xù)運行情況下的低時延移動數(shù)據(jù)收集問題。
　　(2)將網(wǎng)絡移動充電低時延數(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)。通過對接收數(shù)據(jù)/

3、充電時間、移動時間、路徑長度、數(shù)據(jù)收集時間、最大數(shù)據(jù)收集時延、能量約束與中繼跳數(shù)之間關(guān)系的分析及理論推導，將網(wǎng)絡移動充電低時延數(shù)據(jù)收集問題轉(zhuǎn)化為SPRH問題。
　　(3)設計了求解SPRH問題的基于節(jié)點充電權(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)和路徑長度關(guān)系設計了節(jié)點充電權(quán)值，并基于

4、節(jié)點充電權(quán)值采用貪婪算法確定充電節(jié)點集及移動路徑。
　　(4)改進得到了基于節(jié)點充電權(quán)值尋優(yōu)的啟發(fā)式算法(NCWO，node chargingweight optimization based heuristic algorithm)?？紤]到改變路徑長度增加量和中繼跳數(shù)減少量的影響程度，會使節(jié)點充電權(quán)值發(fā)生變化，設計了可調(diào)節(jié)的節(jié)點充電權(quán)值，并通過粒子群算法尋找最優(yōu)的節(jié)點充電權(quán)值，再根據(jù)最優(yōu)的節(jié)點充電權(quán)值獲得充電節(jié)點集及移動路徑。N