面向多節(jié)點復(fù)雜傳感網(wǎng)的低功耗拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法.pdf

1、以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的“智慧農(nóng)業(yè)”推動了農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很強的自組織性和容錯性，多節(jié)點復(fù)雜傳感網(wǎng)已成為了近年來國內(nèi)外研究的熱點?？v觀國內(nèi)外關(guān)于多節(jié)點復(fù)雜傳感網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究，目前仍然存在網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性差和能量利用率低的缺點，且多節(jié)點采集大量數(shù)據(jù)在傳輸網(wǎng)絡(luò)中容易形成局部擁塞，極大地影響網(wǎng)絡(luò)的實時性和準確性。
　　針對以上問題，本文提出了一種面向多節(jié)點復(fù)雜傳感網(wǎng)的低功耗拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，該方法建立了適應(yīng)強、魯棒

2、性好的的網(wǎng)絡(luò)拓撲模型，并對網(wǎng)絡(luò)的能耗和傳輸特性進行深入研究，論文的主要研究內(nèi)容包括:
　　1、針對節(jié)點部署過程中利用率過低的問題，研究了基于正六邊形劃分的層簇型混合拓撲模型。該方法對外層普通傳感器節(jié)點采用正六邊形部署策略，普通節(jié)點與簇頭節(jié)點采用星型結(jié)構(gòu)連接;內(nèi)層的簇頭節(jié)點基于圓域進行等級劃分，各個等級的簇頭節(jié)點采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接。在此基礎(chǔ)上，簇頭節(jié)點采用基于臨界距離的混合跳路由方法和基站進行通信，該方法提高了網(wǎng)絡(luò)的感知效率，節(jié)約了成

3、本。
　　2、為解決信息采集過程中傳感器節(jié)點能量過多消耗的問題，提出了一種面向無線傳感網(wǎng)的動態(tài)簇頭優(yōu)選方法。該方法根據(jù)感知概率模型選擇覆蓋度冗余節(jié)點為一階段簇頭節(jié)點，一階段簇頭節(jié)點死亡后，然后采用生存時間估計算法選擇最大剩余能量比的節(jié)點為二階段簇頭節(jié)點。該方法從兩個階段均衡了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量，具有較高的適應(yīng)性和準確性。
　　3、針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中常出現(xiàn)傳輸擁塞的問題，提出了基于改進蛙跳算法的自適應(yīng)多路徑方法。該方法基于主動避免

4、擁塞的設(shè)計思想，在生成青蛙時綜合考慮了節(jié)點的擁塞預(yù)知度、剩余能量和最小跳數(shù)，并對三者歸一化定義為適應(yīng)值，建立了路徑滿意度模型。在算法的局部優(yōu)化過程中，對更新算法進行離散化處理以及引入學(xué)習因子;在全局優(yōu)化中，引入了多路徑路由思想，從而實現(xiàn)了最優(yōu)路徑的選取。該方法自適應(yīng)的選擇最優(yōu)路徑進行數(shù)據(jù)傳輸，提高信息的可靠性。
　　通過仿真實驗得出，基于正六邊形劃分的層簇型混合拓撲模型相比正四邊形拓撲模型，能量利用率提高了約8.6％;二階段動態(tài)簇