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能量捕获协作中继网络多中继节点选择策略

通信学报 2017年第S2期38卷 1-7页

作者：田贤忠郭敏何佳存刘高祝驿楠浙江工业大学计算机科学系浙江杭州310023

研究了一种能量捕获协作中继网络,与传统协作中继网络不同,中继节点一般没有固定的能量供应但可以进行能量捕获。对于这种网络,一个自然的问题就是如何决定中继点是该进行能量捕获还是数据转发,以及如何选择中继节点以协助信息在源节点... 详细信息

研究了一种能量捕获协作中继网络,与传统协作中继网络不同,中继节点一般没有固定的能量供应但可以进行能量捕获。对于这种网络,一个自然的问题就是如何决定中继点是该进行能量捕获还是数据转发,以及如何选择中继节点以协助信息在源节点与目的节点间的传输。基于这个问题,提出一种多中继节点选择方案,该方案根据中继节点当前时隙的能量来选择其操作。在每个时隙中,满足电池阈值要求的中继节点会被选择进行协助传输。利用马尔可夫链对中继节点电池的充放电过程来进行建模化,得出该无线网络达到稳定状态时的中断概率以及吞吐率表达式,并对使吞吐率最大,即网络中断概率最小时的电池阈值的取值进行求解。最后,通过数值实验验证方案的优点。

关键词：无线网络能量捕获协作中继马尔可夫链

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能量捕获无线传感网的吞吐量最大化路由

计算机科学 2015年第B11期42卷 242-244,267页

作者：池凯凯杜文洁李燕君程珍浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023 浙江省可视媒体智能处理技术研究重点实验室杭州310023

能量捕获无线传感器网络(EH-WSNs)具有从环境中捕获能量的能力,可以无限期持续工作,因此具有非常广泛的应用前景。目前已有的大多数EH-WSNs路由方案往往侧重于如何有效地节能,而吞吐量作为EH-WSNs重要的性能指标之一却几乎没有得到考虑... 详细信息

能量捕获无线传感器网络(EH-WSNs)具有从环境中捕获能量的能力,可以无限期持续工作,因此具有非常广泛的应用前景。目前已有的大多数EH-WSNs路由方案往往侧重于如何有效地节能,而吞吐量作为EH-WSNs重要的性能指标之一却几乎没有得到考虑。首先建模出EH-WSNs端到端吞吐量最大化路由问题,为深入了解该问题提供理论基础,然后提出了一种EH-WSNs端到端吞吐量最大化路由方案。相比最小跳数路由方案,本路由方案能显著提高数据流的端到端吞吐量。

关键词：无线传感器网络能量捕获路由方案吞吐量

能量捕获无线传感网的信道质量和能量感知高传递率多播方案

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计算机科学 2015年第B11期42卷 263-267页

作者：池凯凯戴志泉李燕君程珍浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023 浙江省可视媒体智能处理技术研究重点实验室杭州310023

能量捕获无线传感器网络(EH-WSNs)由于可以无限期持续工作而具有非常广泛的应用前景。目前已有的EH-WSNs单跳多播方案存在以下问题:没考虑到链路质量会动态变化、节点储能易发生溢出而浪费能量等。提出了一种高传递率、高能效的EH-WSNs... 详细信息

能量捕获无线传感器网络(EH-WSNs)由于可以无限期持续工作而具有非常广泛的应用前景。目前已有的EH-WSNs单跳多播方案存在以下问题:没考虑到链路质量会动态变化、节点储能易发生溢出而浪费能量等。提出了一种高传递率、高能效的EH-WSNs单跳多播方案。该方案采用纠删码,综合考虑节点当前储能、能量捕获速率以及当前信道质量等3方面因素,分析出当前待接收数据块的正确接收数据包数目期望值,只有当该期望值大于等于一定值时或者如果不接收该数据块则将发生储能溢出时才接收该数据块,有效地降低了信道质量差造成数据块接收失败和节点储能溢出的发生频率,高效利用极其有限的捕获能量。仿真结果表明,相比已有方案,本方案能显著提高EHWSNs单跳多播的数据包成功传递率。

关键词：无线传感器网络能量捕获单跳多播数据包传递率

能量捕获无线传感器网络中高可靠数据收集策略

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计算机科学 2018年第B11期45卷 303-307页

作者：赵冉潘根梅浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

能量捕获无线传感器网络(EH-WSN)具有从环境中捕获能量的能力,可以无限期持续工作,因此具有非常广泛的应用前景。目前已有的大多数EH-WSN路由方案往往侧重于如何提高能效性,而可靠性作为EH-WSN中的重要性能指标却很少被考虑到。文中利... 详细信息

能量捕获无线传感器网络(EH-WSN)具有从环境中捕获能量的能力,可以无限期持续工作,因此具有非常广泛的应用前景。目前已有的大多数EH-WSN路由方案往往侧重于如何提高能效性,而可靠性作为EH-WSN中的重要性能指标却很少被考虑到。文中利用能量捕获网络特性,对节点的链路成功收包率和节点重传次数期望进行推导,建模网络可靠性最大化问题,基于能量捕获速率、链路质量、节点间距离,提出了一种生成高可靠性数据收集树的方案。实验结果表明,相比于其他数据收集方案,该路由方案能显著提高网络可靠性。

关键词：无线传感器网络能量捕获可靠性路由方案数据收集树

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能量捕获无线感知网络低时延数据收集策略

浙江工业大学学报 2018年第4期46卷 369-374页

作者：朱艺华陈徐豪胥琳浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023 浙江工业大学经贸管理学院浙江杭州310023

能量捕获无线传感器网络(Energy-harvesting wireless sensor network,EH-WSN)的节点可以从环境中捕获能量.目前,EH-WSN节点所捕获的能量与维持其正常工作(例如感测、计算和数据通信)所需能耗之间存在着较大缺口.节点常因能量不足需要... 详细信息

能量捕获无线传感器网络(Energy-harvesting wireless sensor network,EH-WSN)的节点可以从环境中捕获能量.目前,EH-WSN节点所捕获的能量与维持其正常工作(例如感测、计算和数据通信)所需能耗之间存在着较大缺口.节点常因能量不足需要捕获能量而停止数据转发工作,从而导致数据收集时延增大.因此,为EH-WSN设计一个低时延的数据收集策略是极为重要.对无线链路定义了能够反映能量捕获功率、能量捕获时长和剩余能量的权值,并利用之提出数据收集树构建算法,让具有较小权值的链路优先加入到数据收集树;提出了低时延数据收集策略,使得EHWSN的节点利用所构建的数据收集树传递数据.仿真结果表明:所提出的低时延数据收集策略在数据收集时延方面优于已有方案.

关键词：无线传感器网络能量捕获数据收集低时延

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能量捕获无线传感器网络数据收集策略

能量捕获无线传感器网络数据收集策略

作者：林初超浙江工业大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是现今在国际领域上备受瞩目的、涉及多个专业领域的、众多专业知识高度集成的热点研究领域,被广大学者们认为是能够对21世纪产生深远影响的技术之一。能耗是WSN必须面临的一个重要问题。... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是现今在国际领域上备受瞩目的、涉及多个专业领域的、众多专业知识高度集成的热点研究领域,被广大学者们认为是能够对21世纪产生深远影响的技术之一。能耗是WSN必须面临的一个重要问题。为了从根本上消除能耗的影响,具有能量捕获功能的无线传感器网络即能量捕获无线传感器网络(Energy Harvesting-based Wireless Sensor Networks,EH-WSN)就被提出来了。本文主要工作如下:在射频能量捕获无线传感器网络中,采用多跳的方式将数据发送给网络中的Sink节点,通过减少节点间的通信距离的方式减少能量的消耗,但增加了转发节点的数据接收和发送量。为了减轻网络中转发节点的负载,延长网络的生命周期,提出一种分层分步的数据收集方法(Layer-Step Data Collection,LSDC)。通过对网络中节点能量的捕获过程和能量的消耗过程进行建模,得到相应节点的剩余能量。运用多次“跳”命令的方式通知网络中的传感器节点分步地将采集到的数据传递给Sink节点。在转发节点的选择上,以能量状况最佳的节点做为转发节点,最终达到高效地将网络中的数据全部收集到Sink节点进行处理的目的。理论分析与仿真实验结果表明,与采用逐层收集数据的方式相比,所提出的方案更节能,能量消耗更加均衡,并且延长了网络的生命周期。本文设计开发了基于无线传感器网络的温度数据收集系统,通过使用基于嵌入式系统的TinyOS及其相应的结构化编程语言nesC编程,能够控制无线传感器节点感知获取环境中的温度数据,并将数据发送给接收节点并通过Web显示。本系统可以应用于室内温度监测和农业大棚温度监测等实际应用场景中。本文所提出的LSDC算法能更好地提高网络的稳定性,延长网络的生命周期,设计和开发的温度监测系统能准确地采集环境的温度数据,具有较好的实际应用价值。

关键词：无线传感器网络能量捕获数据收集生命周期 TinyOS

同方学位论文库评论

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三稳态驰振能量捕获器发电性能研究

机械科学与技术 2020年第10期39卷 1539-1546页

作者：谭红波刘丽兰薛白鸽西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

将三稳态振动模式引入到流体驰振能量捕获器中,提出了一种用于流致振动环境下的三稳态压电悬臂梁驰振能量捕获器,建立了其力学模型及动力学方程。利用数值仿真比较了双稳态和三稳态驰振系统的动力学特性和发电性能,证明了在较低流速下... 详细信息

将三稳态振动模式引入到流体驰振能量捕获器中,提出了一种用于流致振动环境下的三稳态压电悬臂梁驰振能量捕获器,建立了其力学模型及动力学方程。利用数值仿真比较了双稳态和三稳态驰振系统的动力学特性和发电性能,证明了在较低流速下三稳态系统更容易发生大幅运动,发电性能更好。进一步研究了三稳态系统参数对驰振能量捕获器发电性能的影响。

关键词：三稳态驰振能量捕获动力学响应发电性能

基于屈曲梁的双稳态减速带能量捕获装置发电特性研究

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机械设计 2021年第12期38卷 31-39页

作者：严涵吴子英西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710000

提出了一种双稳态振动能量捕获装置,分析引起屈曲梁双稳态振动的条件,推导出非线性恢复力、平衡点位置及势阱深度与屈曲梁参数的关系式。建立减速带能量捕获装置动力学方程,利用龙格库塔法使用MATLAB对其进行仿真分析,并与传统的线性系... 详细信息

提出了一种双稳态振动能量捕获装置,分析引起屈曲梁双稳态振动的条件,推导出非线性恢复力、平衡点位置及势阱深度与屈曲梁参数的关系式。建立减速带能量捕获装置动力学方程,利用龙格库塔法使用MATLAB对其进行仿真分析,并与传统的线性系统装置进行比较,得出双稳态系统引起了减速带的大幅度振动,可以提高54.88%的发电量。探究结构参数对装置发电特性的影响,结果表明,通过对非线性恢复力和势阱深度两个方面进行研究,发电量会随着屈曲梁长度的增大先增大,随后趋于平稳,随着屈曲梁宽度和高度的增大而持续减小;与此同时,在较小的非线恢复力作用下,减速带的高度和宽度的增大,增大了车轮对减速带的激励和振幅,从而提高能量的捕获;最后,通过对两种飞轮进行比较,发现相比于转动惯量小的飞轮,装有大飞轮的能量捕获装置更笨重,引起轴转速的减小而不利于能量的输出。

关键词：双稳态屈曲梁减速带能量捕获大幅运动

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能量捕获无线通信网络资源调度优化研究

能量捕获无线通信网络资源调度优化研究

作者：邓理淙中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着通信网络规模的扩大,通信行业能耗不断增长。在能源日益紧缺的今天,如何实现节能降耗已成为通信行业研究的一个焦点。能量捕获(EH)技术不仅部署灵活,而且能够为网络设备持续提供绿色无污染的能量,成为应用在绿色通信网络中的前沿技... 详细信息

随着通信网络规模的扩大,通信行业能耗不断增长。在能源日益紧缺的今天,如何实现节能降耗已成为通信行业研究的一个焦点。能量捕获(EH)技术不仅部署灵活,而且能够为网络设备持续提供绿色无污染的能量,成为应用在绿色通信网络中的前沿技术。同时,作为一种非接触式电能传输技术,无线能量传输(WPT)技术在频谱利用、节能方面也起到巨大推动作用。但能量捕获无线通信网络存在能量来源不稳定、存储设备容量有限等特性,加上无线信道状态的随机性,给网络资源调度和分配带来诸多挑战。为了提高能量使用效率和保障数据传输服务质量,本论文考虑能量捕获无线通信网络中随机性因素,利用随机优化理论对网络资源调度和分配问题进行分析、建模和优化,具体的工作如下:1.研究了一个点对点无线能量传输系统中能量传输调度问题。接收端没有固定能源供给,需通过捕获发射端传输的无线能量来维持运作。在信道状态信息(CS1)随机变化和能量传输时间有限条件下,发射端选择CSI好的时隙来执行能量传输任务能够减少能量消耗,提高能量传输效率。该调度问题被转化为一个马尔科夫决策过程(MDP)。利用随机动态规划方法,本论文分别提出不可中断和可中断传输情况下的计算功率阈值算法。在此基础上,设计了无线能量传输调度策略,并通过数值仿真实验对所提策略进行了性能验证。2.研究了能量捕获无线通信网络中可伸缩编码(SVC)视频传输模型,考虑可用能量受限条件下多用户SVC视频层数分配问题。在SVC视频传输过程中,能量到达是随机的,同时每个用户在不同时隙下的CSI也是随机变化的。在这些随机因素下,为了保证SVC视频传输的连续性以及视频层数分配的公平性,本文将SVC视频层数分配问题建模为带约束的传输效用最大化问题,并基于大偏差原理(LDP)提出了基于在线测量的视频层数分配策略(OM-VLAS)和基于在线测量的启发式视频层数分配策略(OM-HVLAS)。最后,基于真实的SVC视频序列进行了仿真实验,实验结果验证了所提策略的有效性。3.设计了微波式无线能量传输系统控制协议:(1)根据信息和能量交互的不同阶段,本文分别定义了发射端和接收端的不同状态,并根据定义的状态设计了信息和能量交互方法,通过无线信息交互便可实现无线输能连接的建立、发起和释放;(2)为了有效控制发射端传输功率,提出了一种基于迭代学习的PID控制方法;(3)提出了一种多接收端调度方法用以实现接收端的有序管理与调度。

关键词：能量捕获无线能量传输马尔科夫决策过程大偏差理论动态资源分配微波