可充电传感网中基于最大充电效益的移动数据收集方法

作     者：王启威 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沙超

授予年度：2019年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 

主      题：无线传感器网络 移动数据收集 能耗均衡 无线充电 最大充电效益 

摘      要：获取高质量的有效数据是无线传感器网络最主要的功能之一,然而能量问题却成为限制它进一步发展的严重阻碍。在传统静态传感网中,能量高效策略常被用来减少节点的能耗,但是却无法消除因能耗不均造成的“能量空洞;移动Sink的引入在一定程度上缓解了上述问题,却依然避免不了网络生命的消亡。近年来,无线充电技术的快速发展和应用为实现无线传感器网络的持久运行带来了新的机遇。通常,我们将采用无线充电技术方案的传感器网络称之为“无线可充电传感器网络。当前,诸多文献对无线可充电传感器网络中的能量获取方式、充电调度方案以及无线充电下的移动数据收集方法展开深入研究,但是仍存在一些不足,比如没有充分考虑数据收集延时要求,忽略无线充电小车(WCV)的移动能耗与有限的电池容量、缺少对移动数据收集器(MDC)和无线充电小车协同工作的规划等。为减少数据收集延迟以及延长网络生命周期,本文提出一种基于最大充电效益的高效数据收集方法(DCMRB)。根据节点通信覆盖模型,计算出了移动数据收集器所需停留的虚拟遍历点(VTP)的数量与位置;并在数据收集延迟和节点缓存的约束下,确定网络所需最少数量的MDC,基于此,利用虚拟扫描线(VSL)技术,将网络划分为若干区域;随后,在各区域均部署一辆移动数据收集小车和一辆无线充电小车,进行分布式数据收集及能量补充;同时,为确保数据的完整性和节点被充电的公平性,进一步提出了一种MDC速度调整策略及自适应充电请求阈值计算方法,并在同时考虑WCV有限电池容量及行驶能耗的前提下,构建了一种基于最大效益的自适应充电机制,保证了节点充电的及时性。仿真实验表明,同ESAOC、GMS-MRB、FCFS等典型的无线传感网充电调度算法相比,DCMRB不仅具有更高的数据收集效率,在提高节点存活率、延长网络生命周期等方面同样也存在优势。