基于反馈理论的无线传感网传输功率控制

论文摘要

无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。在这个新兴领域中,无线传感器节点在人为影响下有目的的部署在检测对象周围,并根据需求来监测环境信息。如今已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视,被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。在无线传感器网络的应用过程中,传感器结点通过各种方式来收集和发送数据,从而进行通信。但是由于传感器节点在其部署环境的约束下,其体积结构往往设计的比较微小,进而要求在工业设计中其计算能力和供电能力都相对有限。因此在保证无线传感器网络正常工作的情况下,如何在结点间通信的过程中,对其传输功率进行有效地调节,尽可能的延长每个传感器结点的使用寿命,是本课题研究的主要内容。通过对传感器结点传输功率控制方法研究,论文介绍了当今社会上已经投入使用的不同级别的功率控制的设计方法。文中接着介绍了在算法实现的过程中的关键技术,包括无线传感器网络模型的建立,调节函数的参数的实现以及参数的自整定等,通过攻克这些关键技术,并依据现有传感器模块的具体要求进行仿真的需求分析和系统设计,实现了基于反馈理论的无线传感器网络的传输功率控制。本论文最后为还为下一步的研究提出了方向,应该不断立足于现有的控制理论域网络结合密切的前提下,作出进一步的实验测试,将其理论上的优势进一步的与实际相结合,为以后的物联网的应用贡献力量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 传输功率不变的控制算法
• 1.2.2 结合节点邻居的功率算法
• 1.2.3 结合黑名单的传输功率调节算法
• 1.2.4 其余算法
• 1.3 研究意义
• 1.4 论文组织结构
• 2 无线传感器网络体系结构及功耗介绍
• 2.1 传感器网络发展历程
• 2.2 传感器网络体系结构
• 2.2.1 节点组成
• 2.2.2 节点特性
• 2.2.3 网络体系结构
• 2.3 传感器网络功耗分析
• 2.4 无线传感器网络节能机制
• 2.4.1 节点的低功耗设计
• 2.4.2 节点级能量管理
• 2.4.3 网络级能量管理
• 2.4.4 小结
• 3 无线传感器网络模型介绍及建立
• 3.1 无线传感器网络模型介绍
• 3.2 传感器网络模型的建立
• 3.2.1 信道模型基本参数介绍
• 3.2.2 建立模型步骤
• 4 算法分析与设计
• 4.1 模块的划分
• 4.2 不同传输功率下的网络参数分析
• 4.2.1 节点的部署
• 4.2.2 PRR与传输功率的关系分析
• 4.2.3 RSSI和LQI与传输功率的关系分析
• 4.2.4 RSSI和LQI与PRR的关系分析
• 4.3 算法理论介绍及实现
• 4.3.1 问题描述
• 4.3.2 关键思想
• 4.3.3 使用环境
• 4.3.4 解决方案
• 4.3.5 分析
• 4.4 能量洞规避策略分析
• 5 仿真实验结果与分析
• 5.1 仿真目标
• 5.2 仿真实验运行环境及开发技术
• 5.2.1 硬件环境
• 5.2.2 软件环境
• 5.3 仿真软件简介
• 5.4 仿真实验方案介绍
• 5.5 仿真实验结果分析
• 5.5.1 PID算法VS固定发射功率算法
• 5.5.2 PID算法VS LMA算法
• 5.6 仿真实验结果小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢