面向多節(jié)點(diǎn)復(fù)雜傳感網(wǎng)的低功耗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化方法.pdf

1、以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的“智慧農(nóng)業(yè)”推動(dòng)了農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展，由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的自組織性和容錯(cuò)性，多節(jié)點(diǎn)復(fù)雜傳感網(wǎng)已成為了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。縱觀國(guó)內(nèi)外關(guān)于多節(jié)點(diǎn)復(fù)雜傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相關(guān)研究，目前仍然存在網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性差和能量利用率低的缺點(diǎn)，且多節(jié)點(diǎn)采集大量數(shù)據(jù)在傳輸網(wǎng)絡(luò)中容易形成局部擁塞，極大地影響網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
　　針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出了一種面向多節(jié)點(diǎn)復(fù)雜傳感網(wǎng)的低功耗拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，該方法建立了適應(yīng)強(qiáng)、魯棒

2、性好的的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，并?duì)網(wǎng)絡(luò)的能耗和傳輸特性進(jìn)行深入研究，論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1、針對(duì)節(jié)點(diǎn)部署過(guò)程中利用率過(guò)低的問(wèn)題，研究了基于正六邊形劃分的層簇型混合拓?fù)淠Ｐ汀Ｔ摲椒▽?duì)外層普通傳感器節(jié)點(diǎn)采用正六邊形部署策略，普通節(jié)點(diǎn)與簇頭節(jié)點(diǎn)采用星型結(jié)構(gòu)連接;內(nèi)層的簇頭節(jié)點(diǎn)基于圓域進(jìn)行等級(jí)劃分，各個(gè)等級(jí)的簇頭節(jié)點(diǎn)采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接。在此基礎(chǔ)上，簇頭節(jié)點(diǎn)采用基于臨界距離的混合跳路由方法和基站進(jìn)行通信，該方法提高了網(wǎng)絡(luò)的感知效率，節(jié)約了成

3、本。
　　2、為解決信息采集過(guò)程中傳感器節(jié)點(diǎn)能量過(guò)多消耗的問(wèn)題，提出了一種面向無(wú)線傳感網(wǎng)的動(dòng)態(tài)簇頭優(yōu)選方法。該方法根據(jù)感知概率模型選擇覆蓋度冗余節(jié)點(diǎn)為一階段簇頭節(jié)點(diǎn)，一階段簇頭節(jié)點(diǎn)死亡后，然后采用生存時(shí)間估計(jì)算法選擇最大剩余能量比的節(jié)點(diǎn)為二階段簇頭節(jié)點(diǎn)。該方法從兩個(gè)階段均衡了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量，具有較高的適應(yīng)性和準(zhǔn)確性。
　　3、針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中常出現(xiàn)傳輸擁塞的問(wèn)題，提出了基于改進(jìn)蛙跳算法的自適應(yīng)多路徑方法。該方法基于主動(dòng)避免

4、擁塞的設(shè)計(jì)思想，在生成青蛙時(shí)綜合考慮了節(jié)點(diǎn)的擁塞預(yù)知度、剩余能量和最小跳數(shù)，并對(duì)三者歸一化定義為適應(yīng)值，建立了路徑滿意度模型。在算法的局部?jī)?yōu)化過(guò)程中，對(duì)更新算法進(jìn)行離散化處理以及引入學(xué)習(xí)因子;在全局優(yōu)化中，引入了多路徑路由思想，從而實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)路徑的選取。該方法自適應(yīng)的選擇最優(yōu)路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高信息的可靠性。
　　通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得出，基于正六邊形劃分的層簇型混合拓?fù)淠Ｐ拖啾日倪呅瓮負(fù)淠Ｐ?，能量利用率提高了約8.6％;二階段動(dòng)態(tài)簇