基于能量采集的无线传感器网络功率控制算法研究

发布时间：2025-05-07 05:00

　　无线传感器网络是一种分布式信息采集网络,由于具有成本低、数据传输灵活、环境适应性强等优点,在军事、民生、经济等领域均有着至关重要的地位。近些年,一种基于能量采集的无线传感器网络开始成为研究热点,其网络节点中搭载了能量采集模块,能够对周围环境中的绿色能源进行采集并作为节点可用能量,有效地解决了传统无线传感器网络寿命有限的问题。尽管该技术可通过能量采集近乎“无限”地提升节点寿命,但却带来了节点可用能量少、网络分析困难等问题。针对某一特定的网络环境模型为“基于能量采集的无线传感器网络”制定合适的能量采集模型、寻路算法和功率控制算法是当前重要的研究方向。首先,本文分析了一种基于能量采集的无线传感器网络布置环境的特征,总结并建立了对应的网络分析模型。针对能量采集技术带来的节点可用能量不稳定的问题,本文以网络模型中的能量采集模型为依据,建立了基于单位采集能量的离散化电池模型,并通过马尔科夫队列模型和马尔科夫聚合模型对电池能量状态进行建模分析,最终计算出了网络节点的中断概率。其次,针对复杂网络模型中寻路困难的问题,本文提出了一种基于“建图功率”的建图算法,将复杂网络模型转化为仅包含链路信噪比和节点中断...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1网络模型图

考虑以上特点,本研究的网络模型如图2-1所示:图中设备分为两个区域,左方虚线框内包含了一个主信号发射基站和一个主信号接收端,其组成了一组主用户网络。右方虚线框内包含了K个无线传感器网络节点和一个信号接收节点(SecondReceiver,SR),其共同组成了次用户网络,次用户网....

图2-2节点不需要信号发射时

PT在许可的频谱中一直想PR发射数据,并且在可允许的干扰阈值条件下和SU共用同一频谱资源。SU通过能量采集技术进行能量供应,每个SU节点均搭载有可充电电池,并通过采集PT的射频能量对电池进行充电。由于PT是长期活跃的,故SU节点可从PT处恒定采集绿色能源,图中由PT指向次用户网络....

图2-3节点需要进行信号发射时

图2-2节点不需要信号发射时图2-2表示了SU节点不需要进行信号发射时的状态,节点将持续处于充能状态,以单位时间t对PT发出的射频能量进行采集。图2-3表示了当节点需要进行信号发射时的状态,即“能量采集—信号传输”模式,当节点需要进行信号发射时,节点立刻终止能量采集,然后持续进入....

图2-4多跳链路

次用户网络通信时可能由任意SUi向数据接收节点SR发送信息,即单次通信的起始节点不定,且假定每个SUi节点的接入概率为Pai。假定该网络中通信的频率不高,一段时间内仅有一帧数据发送,即认为在一帧数据从起始节点出发直至送达目的节点之前,网络中不会有其他的数据通信。由于起始节点和目的....

本文编号：4043640