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电池自恢复效应是电池的一个固有特性,是指如果电池在上次放电结束后休息一段时间,电池可用容量会增加的一种现象。因此,与电池连续工作模式相比,电池间歇性工作模式可以有效延长电池的实际工作时间。然而,已有无线传感网络相关研究缺乏对电池自恢复效应的考虑,降低了电池容量的利用率,影响了无线传感网性能,缩短了无线传感网寿命。本文研究基于电池自恢复效应的无线传感网拓扑控制算法设计与仿真,目的是通过分布式机制设计,在分布式实现拓扑控制过程中,充分结合并利用节点电池自恢复效应,在保持网络连通性和算法低复杂度的基础上,有效均衡网络中的节点能耗,显著延长网络寿命。 本文首先基于前人的实验结果,构建了一个新的电池模型,该模型能够有效刻画电池在休眠过程中的恢复电流变化特性和随时间而变的剩余电池电量,同时具有易于实现的优点,适用资源受限的无线传感器节点。基于新构建的电池模型,本文提出了一种结合电池自恢复效应、基于连通主干集的分布式拓扑控制算法BRE-CDS。BRE-CDS算法在每个周期构建连通主干集的过程中,总是鼓励在上一周期中休眠的节点优先加入到当前连通主干集中去,同时,在保证连通性的基础上,鼓励在上一周期的工作节点优先退出当前构建的连通主干集,在此基础上,实现电池自恢复效应效益最大化。本文给出了BRE-CDS算法的详细设计。在BRE-CDS算法执行过程中,要求网络中每个节点具备两跳以内的局部拓扑结构信息。理论分析显示,BRE-CDS算法可以确保生成的主干集的连通性,其时间复杂度为O(D2),其中D代表节点度。仿真工作显示,与已有工作相比,BRE-CDS算法可以显著延长网络工作时间。