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無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)  
無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量低成本、低功耗的微型E+E傳感器節(jié)點通過自組織方式連接而成,能夠?qū)崟r感知、監(jiān)測和采集覆蓋區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境信息,并進(jìn)行處理后報告給感興趣的用戶。其具有部署靈活、可靠性強(qiáng)、擴(kuò)展方便、經(jīng)濟(jì)性好等特點,在軍事安全、工業(yè)控制、醫(yī)療衛(wèi)生及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。

無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù) 
無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)往往應(yīng)用在惡劣的外部環(huán)境或無人區(qū)域,能量通常是由干電池或紐扣電池來供電,很難進(jìn)行補(bǔ)充,所以進(jìn)行節(jié)能設(shè)計并進(jìn)而提高整體網(wǎng)絡(luò)的zui大生命周期將是一個重要的研究課題。將對此進(jìn)行研究,主要圍繞多基站zui大生命周期模型、路由節(jié)能算法以及節(jié)點故障診斷等關(guān)鍵技術(shù)展開,zui后在對無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件平臺研究的基礎(chǔ)上設(shè)計了一個節(jié)能高效原型系統(tǒng)。主要貢獻(xiàn)包括以下四個方面：基于多基站環(huán)境下的無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)zui大生命期通信模型的研究。無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)沒有一個固定的*路由算法,通常針對不同應(yīng)用設(shè)計出不同的*路由,但是,如何提高數(shù)據(jù)傳遞的能量效率從而提高網(wǎng)絡(luò)的生命期是所有路由算法面臨的zui重要關(guān)鍵問題之一。針對無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)多基站路由問題,提出一種基于*化理論的無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)通信模型(MLCM),研究了無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)中多源多基站的zui大生命期問題。根據(jù)無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)能量限制和數(shù)據(jù)流量守恒原則建立整數(shù)非線形規(guī)劃模型,以網(wǎng)絡(luò)zui大生命期為*目標(biāo),以能量和帶寬等為限制的多約束條件,依靠*化技術(shù)的分布式算法解決該模型。通過仿真實驗驗證了MLCM模型在多基站環(huán)境中的性能,并表明所提出的模型在延長網(wǎng)絡(luò)生命期方面優(yōu)于WSTP和MD-MLR?；诙嗦窂綗o線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究。無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)是通過很多能量受限的E+E傳感器節(jié)點從監(jiān)測區(qū)域來獲取有用信息的,如何將獲取的數(shù)據(jù)以較少的能量從源節(jié)點傳送到目的節(jié)點,則對提升網(wǎng)絡(luò)的生命周期有著重要的意義。針對能量控制在無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)路由上的特殊要求,為了促使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量消耗相對均衡,將蟻群優(yōu)化算法應(yīng)用于無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)路由并進(jìn)行改進(jìn),提出一種基于能量均衡的多路徑無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法。本算法采用前向螞蟻尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑,采用后向螞蟻對路徑上的信息素進(jìn)行更新；在進(jìn)行路由選擇時,將相鄰節(jié)點的能量作為啟發(fā)函數(shù)的參數(shù),同時也構(gòu)造了適應(yīng)度函數(shù)并將路徑長度和節(jié)點剩余能量作為其參數(shù)。仿真實驗結(jié)果表明,該算法不僅可以避免基本ACO等算法容易停滯而陷入局部*解的問題,而且由于其較好地平衡了路徑長度和節(jié)點能量消耗兩者關(guān)系,使得其在網(wǎng)絡(luò)的總能耗和節(jié)點的平均能耗方面明顯優(yōu)于泛洪模型、基本ACO算法、PACO及EEABR等算法,從而有效地延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期?；诙嗪诵〔ㄏ嚓P(guān)向量機(jī)的無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)故障診斷的研究。一旦無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點發(fā)生故障后,節(jié)點往往會產(chǎn)生并傳輸錯誤的數(shù)據(jù),這不僅消耗節(jié)點的能量和網(wǎng)絡(luò)的帶寬,而且還會形成錯誤的決策,甚至造成網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。*次將多核小波相關(guān)向量機(jī)算法應(yīng)用到無線E+E傳感器節(jié)點的故障檢測方法中,并提出一種新的無線E+E傳感器節(jié)點的故障診斷方法(MKWRVM)。該算法使用4個分類器用于區(qū)別正常節(jié)點和四類故障節(jié)點,同時結(jié)合實驗與其他診斷算法進(jìn)行了比較。

無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù) 
仿真實驗表明,本算法診斷正確率高達(dá)98.18%,而支持向量機(jī)、RBF高斯核函數(shù)的相關(guān)向量機(jī)算法則分別為86.36%和92.73%,從而本算法可較好地延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期,在對無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)軟硬件研究的基礎(chǔ)上,提出了一種節(jié)能的原型設(shè)計框架。硬件平臺采用TI公司主控芯片MSP4301611單片機(jī)和射頻CC1101芯片,軟件上對數(shù)據(jù)鏈路層MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議等方面進(jìn)行優(yōu)化和節(jié)能設(shè)計。實驗結(jié)果表明,該原型設(shè)計能較好地降低無線E+E傳感器網(wǎng)絡(luò)和E+E傳感器節(jié)點的能耗,延長網(wǎng)絡(luò)生存周期。