能量收集无线传感器网络关键技术研究

发布时间：2025-06-19 00:26

　　能量收集无线传感器网络是指具有能量收集能力的传感器节点感知、获取和协作传输被监控对象数据的网络,可以保证节点能量不会被耗尽,有效地解决了传统的无线传感器网络中能量受限问题。但是能量收集过程具有随机性的特点,这使得传统无线传感器网络中已有先进技术并不能直接应用于能量收集无线传感器网络。因此本论文对能量收集无线传感器网络关键技术展开研究,重点克服能量收集无线传感器网络中基于随机能量收集模型的能量管理方法和媒体接入控制算法上的难题。首先,本文研究了独立同分布随机能量模型下有限电池容量节点的最优能量管理策略问题,将能量管理策略问题建模为节点寿命时间内被正确接收的数据量最大化的优化问题。其中,能量收集过程服从独立同分布。在节点寿命满足几何分布的假设下,将问题转换为无限阶段折扣马尔科夫决策问题,然后根据Bellman最优准则证明了最优能量管理策略具有基于剩余能量阈值的形式。最后,通过仿真验证了不同信道状态下电池容量和能量收集概率对最优策略收益的影响。仿真表明,当电池容量大于一定的数值后,最优期望收益不再增加。同时,随着能量收集概率的增大,系统性能逐渐提高。其次,本文进一步研究了基于马尔科夫链能量模型...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
本论文专用术语的注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 论文的研究背景
        1.2.1 能量收集无线传感器网络的组成
        1.2.2 能量收集无线传感器网络的研究现状
    1.3 论文的研究目的和意义
    1.4 论文的研究内容和章节安排
第二章 能量收集无线传感器网络关键技术
    2.1 引言
    2.2 能量收集无线传感器网络的能量管理技术
        2.2.1 能量收集节点的基本数学模型
        2.2.2 确定能量收集模型
        2.2.3 随机能量收集模型
    2.3 能量收集传感器网络的MAC协议
    2.4 本章小结
第三章 基于独立同分布随机能量模型的最优能量管理策略研究
    3.1 引言
    3.2 系统模型
    3.3 最优能量管理策略性质及求解
        3.3.1 最优能量管理策略性质
        3.3.2 最优阈值的求解算法
    3.4 仿真参数和性能分析
        3.4.1 仿真参数
        3.4.2 仿真结果与分析
    3.5 本章小结
第四章 基于马尔科夫链能量模型的能量管理策略研究
    4.1 引言
    4.2 系统模型
    4.3 基于成功传输概率的自适应能量管理策略
        4.3.1 能量管理策略的定义
        4.3.2 最优阀值的求解算法
        4.3.3 仿真参数和性能分析
    4.4 基于增强学习的自适应管理策略
        4.4.1 基本原理
        4.4.2 仿真参数和性能分析
    4.5 本章小结
第五章 基于RF能量收集的无线传感器网络MAC公平性研究
    5.1 引言
    5.2 系统模型
    5.3 能量收集自适应MAC协议
    5.4 仿真参数和性能分析
        5.4.1 OPNET网络仿真模型
        5.4.2 仿真环境和参数
        5.4.3 仿真结果与分析
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：4050568