重載貨運(yùn)列車(chē)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期優(yōu)化問(wèn)題研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域。而如何減小傳感節(jié)點(diǎn)的能耗，提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期，是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的研究問(wèn)題。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感節(jié)點(diǎn)使用電池供電，有限的電源能量成為影響網(wǎng)絡(luò)生命周期的關(guān)鍵因素。
　　本課題研究在重載貨運(yùn)列車(chē)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期優(yōu)化問(wèn)題。由于重載列車(chē)所運(yùn)輸貨物（如酒精、汽油、煤炭等）的特殊性，即具有易燃、易變質(zhì)等特點(diǎn)，需要隨時(shí)監(jiān)測(cè)貨廂中的環(huán)境信息（如溫

2、度、濕度等）。本課題通過(guò)在列車(chē)中部署無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)測(cè)貨廂中的環(huán)境信息。一方面，部署在貨廂中的傳感節(jié)點(diǎn)使用能量有限的電池供電;另一方面，重載貨運(yùn)列車(chē)具有貨運(yùn)量大、運(yùn)載貨廂多、路途時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，如果無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中眾多傳感節(jié)點(diǎn)之間的路由路徑?jīng)]有優(yōu)化，則很可能網(wǎng)絡(luò)中某些傳感節(jié)點(diǎn)由于數(shù)據(jù)通信量過(guò)大而成為能耗熱點(diǎn)，從而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。因此重載貨運(yùn)列車(chē)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期優(yōu)化問(wèn)題成為迫切待解決的問(wèn)題。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，為盡

3、量減小列車(chē)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，增加網(wǎng)絡(luò)的生命周期，本課題進(jìn)行了相關(guān)的研究與實(shí)驗(yàn)。本文首先將網(wǎng)絡(luò)的生命周期優(yōu)化問(wèn)題形式化建模為混合整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題，然后提出了3個(gè)啟發(fā)式路由算法:na(i)ve算法、poly算法和pseudo-poly算法。最后，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析研究表明，pseudo-poly算法的性能接近最優(yōu)解，并且其性能表現(xiàn)最為穩(wěn)定。使用pseudo-poly算法，可以顯著提高重載貨運(yùn)列車(chē)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命