移动充电设备能量受限的无线传感器网络充电策略

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:augsep
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无线传感器网络的节点经常部署在自然环境相对恶劣或是人员较难到达的区域内,如沙漠、水下等,绝大部分应用场景都不具备架设有线供电设施的条件。在现有技术条件下,传感器节点更多的是依赖电池进行工作,这也就意味着在得不到外界能量补充的时候,传感器网络终将死亡。采用人工方式对大规模网络内的节点更换电池经济性与实用性不佳,传统的从环境中汲取能量的方式局限性较大,而新兴的无线充电技术为延长无线传感器网络寿命提供了新的解决方案。装有无线能量收集装置的无线传感器节点与可移动无线充电设备(MWC)一起构成可充电无线传感器网络,可移动无线充电设备可在网络内自由移动并为节点充电,MWC需采用合理的充电策略才能尽可能的延长无线传感器网络的寿命。本文以二维无线传感器网络为对象,以MWC服务完网络内所有节点至少一次时MWC行驶的总路程最小为优化目标,在MWC受到最大可行驶路程约束和网络内能量流约束的情况下建立问题模型,并设计了一种基于蚂蚁-Q算法的AQ-LMTD算法,对问题进行了求解。在仿真平台进行实验,分别在12种不同的网络环境中为网络进行30个周期的充电。实验表明,AQ-LMTD算法无论是在成功率上还是在MWC的总行驶路程方面都显著优于Greedy算法:AQ-LMTD算法成功率比Greedy高出48.3%,AQ-LMTD算法计算得出的MWC总行驶路程比Greedy平均减少了36.3%。进一步的,考虑实际环境中,MWC为节点充电的能量和行驶的能量都不是无限的,由此假设MWC用来驱动MWC进行游走和为其他节点充电的能量来源于同一个能量源,称之为MWC的总能量,以MWC服务完网络内所有节点至少一次时MWC消耗的总能量最小为优化目标,在MWC受到最大总能量约束和网络内能量流约束的情况下建立问题模型。同时,提出一种“均衡化”的充电策略,旨在通过充电的方式将网络内所有节点的剩余生命周期尽量均衡,在尽可能避免有节点比其他节点更早死亡的同时,合理分配充电能量与行驶能量。由此,提出一种基于改进的最大最小蚁群算法与“均衡化”策略的MMES-LME算法求解目标问题。通过仿真实验,MMES-LME算法在成功率与MWC总的能量开销方面优于AQ-LME算法和Greedy算法:MMES-LME算法在成功率上比AQ-LME算法高出1.5%,比Greedy算法高出57.5%; MMES-LME算法在MWC总能耗方面比AQ-LME算法平均减少了25.5%,比Greedy算法平均减少了45.7%。。
其他文献
人工智能学科研究的发展经历了早期的从“推理与搜索”,到充分利用人类知识解决工程问题的“专家系统”时代。近二十年来,其研究的方法又逐步从运用海量数据进行“机器学习”
随着计算机技术和网络技术的巨大进步,人们的生活、学习、工作方式都发生了巨大的变化。拥有计算机和网络的世界变得方便快捷,但同时也伴随着巨大的安全隐患。越来越多的不法
传统的潜在缺陷模块序列预测模型采用有监督机器学习方法,先前的研究结果表明它们具有较好的性能。然而,这种基于有监督学习方法的缺陷预测模型需要历史缺陷信息才能建模。对新
随着Internet的日益发展与普及,电子信息交换已成为现代经济生活的主要形式之一,它是在任意两个互不信任的主体之间以一种公平的方式来交换电子数据。实现公平电子信息交换的
本研究的目的是为光纤线包的设计与优化提供良好的软件平台。首先研究了光纤缠绕轨迹并给出了简化方程,然后使用Pro/Engineer Wildfire5.0建立了光纤线包几何模型并配合Visual
三维实体建模是计算机视觉的重要研究方向之一,是根据摄像机拍摄得到的二维图像信息来计算三维空间中物体的几何信息,是识别和重建物体的过程。二维图像是三维物体建模的几何特
近几年来,随着移动计算技术和网络技术的迅猛发展,移动学习作为一种全新的学习模式悄然而生。移动学习是一种崭新的远程学习形式,让学习者摆脱时间和空间的限制,真正做到了在任何
云计算的概念被提出来的短短几年间,在学术界和工业界的共同推动下取得了巨大的进展。在这个过程中出现了很多的云计算系统,其中Hadoop平台作为一个开源的系统被许多公司采纳。
SOA(Service Oriented Architecture,面向服务的体系架构)是当前用于构建企业IT支撑平台的主流技术;同时,它也是指导信息化建设的一种创新理念,该理念的核心是“面向服务”,“服务
随着观测仪器设备精密程度以及数据收集能力的大幅度提高,光学天文学得到显著发展,我国LAMOST大规模巡天项目获得海量的巡天数据。但是,目前低质量光谱仍占LAMOST观测数据总量的一半左右。这些光谱表现出明显的质量缺陷,如噪声较大、谱线特征不明显、局部信噪比非常低、连续谱异常、拼接异常、减天光异常等。对这些低质量光谱的处理及研究,对于观测产出率的提高、特殊及稀少天体的发现等方面都具有重要的意义。因此