無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略的研究.pdf

1、當(dāng)大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限時，網(wǎng)絡(luò)能量消耗策略是影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大小和網(wǎng)絡(luò)生存時間長短的一個關(guān)鍵因素。能量均衡消耗是一種提升網(wǎng)絡(luò)能量效率，延伸網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和生存時長的網(wǎng)絡(luò)能量消耗策略。在能量均衡策略研究中，存在單向能量最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗策略，這種網(wǎng)絡(luò)能量消耗是不平衡的，網(wǎng)絡(luò)整體能量效率需要改進(jìn)提高。為了優(yōu)化這些問題，課題構(gòu)造了一對虛擬平衡作用力：“吸引力”和“排斥力”。在標(biāo)準(zhǔn)粒子群優(yōu)化算法和擬態(tài)物理學(xué)優(yōu)化算法基礎(chǔ)上，提出了一個

2、混合策略粒子群算法，把平衡虛擬作用力和能量均衡策略融合到算法中，通過影響速度慣性權(quán)重因式來改變節(jié)點(diǎn)睡眠喚醒時長，從而均衡網(wǎng)絡(luò)能量分布，提高網(wǎng)絡(luò)能量效率，以及提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和生存時間。
　　首先，課題網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略是主動驅(qū)動式的網(wǎng)絡(luò)能量消耗模式，也是基于層次式三叉樹能量質(zhì)心的能量消耗模式，網(wǎng)絡(luò)剩余能量逐步收斂到網(wǎng)絡(luò)局部能量質(zhì)心，并最終趨向到整個網(wǎng)絡(luò)能量質(zhì)心。能量分布密度高的區(qū)域，延長喚醒待機(jī)時間，相反，則縮短待機(jī)時間，實(shí)現(xiàn)均衡網(wǎng)絡(luò)

3、能量消耗。
　　其次，課題網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略是建立在鄰居最優(yōu)能量的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠A(chǔ)上。引入了“吸引力”和“排斥力”這對平衡力，計算虛擬作用力合力和能量質(zhì)心變化率，構(gòu)建虛擬作用力規(guī)則，使工作單元和鄰居單元間能量均衡消耗，實(shí)現(xiàn)動態(tài)鄰居能量最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)能量均衡策略。
　　然后，建立工程問題到算法的映射關(guān)系，把混合策略粒子群算法應(yīng)用到運(yùn)動目標(biāo)跟蹤問題的網(wǎng)絡(luò)睡眠喚醒機(jī)制中。在理論力學(xué)質(zhì)心運(yùn)動定律：節(jié)點(diǎn)系對質(zhì)心存在虛擬作用力的基礎(chǔ)上，虛

4、擬一個質(zhì)心節(jié)點(diǎn)沿著能量層次樹運(yùn)動，通過虛擬作用力影響算法中進(jìn)化方程速度。隨著節(jié)點(diǎn)運(yùn)動速度變化，網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)調(diào)整睡眠喚醒時長，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)能量均衡消耗。把工程具體問題和理論解決方案進(jìn)行聯(lián)系，通過算法性能評價的方法對該策略效果評估。
　　最后，通過計算機(jī)MATLAB R2013a模擬仿真，以及參考其他研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，驗(yàn)證了課題網(wǎng)絡(luò)能量均衡策略實(shí)現(xiàn)了均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗。在層次式選擇節(jié)點(diǎn)簇頭能量均衡策略和最優(yōu)能量選擇節(jié)點(diǎn)簇頭能量均衡策略基礎(chǔ)