能量采集無線傳感器網絡的能量預測及分簇算法.pdf

1、無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSN)節(jié)點由容量有限的電池供電，存在嚴重的能量約束問題。能量采集無線傳感器網絡(Energy Harvesting WSN，EH-WSN)利用能量采集技術，可以收集環(huán)境中的可用能量為網絡供電，有效地緩解了傳感器節(jié)點能量受限問題。由于采集的能量受隨機性環(huán)境變化的影響，具有明顯的日、季節(jié)變化，以及不連續(xù)性和不確定性。如何在變化的采集能量下，使網絡持續(xù)穩(wěn)定工作，同時發(fā)揮最大性

2、能是EH-WSN研究面臨的主要問題。本文在此背景下研究能量預測及能耗均衡的異構分簇算法，并設計網絡性能優(yōu)化方法。主要工作包括：
　　1)基于自適應濾波器的能量預測算法。該算法通過記錄傳感器節(jié)點環(huán)境能量采集的歷史數(shù)據，利用s階自適應濾波器對未來能量進行預測。以實際觀測值與預測值間誤差的歸一化最小平方根為參數(shù)，自適應更新濾波器系數(shù)，實時跟隨環(huán)境變化，從而實現(xiàn)高精度的能量預測。仿真結果表明，在與傳統(tǒng)算法的對比下，本算法以綜合更低的資源占

3、用，獲得較高的預測精度。
　　2)基于EH-WSN的能耗均衡異構分簇協(xié)議（DEHCH）。針對原始LEACH協(xié)議的不足，根據節(jié)點剩余能量、節(jié)點能量采集機會以及節(jié)點到基站的距離三個因子，對分簇算法的簇頭選擇進行了改進。使與基站距離越近、能量采集機會和剩余能量越大的傳感器節(jié)點成為簇頭的概率相對越大。仿真結果表明，DEHCH協(xié)議可使網絡的負載平衡能力提升，有效地提高了EH-WSN的性能。
　　3)針對固定性能網絡不能適應能量采集環(huán)境