无线传感器网络功率优化与控制研究

无线传感器网络是众多领域高度关注的前沿课题，功率优化与控制是其中的关键支撑技术之一和急需解决的难题。本项目以随机几何、随机过程、连续渗流和优化方法为工具，以试验数据的统计分析结果为依据，构建无线传感器网络的功率优化与控制的新理论、新方法和新机制，以适应未来无线传感器网络在各种环境下的应用。通过分析无线传感器网络拓扑的动态演变行为，揭示其功率消耗规律；分析不同协议层网络性能的内在联系，建立网络拓扑动态演化过程中性能与节点集功率水平的量化关系，并借助最优化方法建立无线传感器网络的功率优化机制；探讨节点移动、故障、环境可变因素对网络性能的影响，用以提取和表示无线传感器网络的功率控制信息；设计网络性能与功率消耗关系的实物测试实验与仿真实验，建立实验数据的统计模型，结合理论研究设计WSN功率优化与控制算法，并注重其实用性和可执行性。研究内容新颖，方法有创新。本项目具有重要的理论意义和应用价值。

无线传感器网络是集信息采集、信号传输、数据处理于一体的综合智能信息系统。传感器节点通常被置于无人值守的恶劣环境中去感测信息，并将信息以无线自组织的通信方式传输给基站或用户。节点能量有限，且易出故障，这些实际特点，使得无线传感器网络的功率优化与功率控制成为网络设计的关键技术。. 本项目针对无线传感器网络自身特点，提出了一种基于无标度特性的无线传感器网络拓扑演化模型，以构建高抗毁性的网络拓扑，满足恶劣环境下无线传感器网络鲁棒性的要求；借助博弈论的优良性质给出了一种非合作博弈功率控制模型，并在此基础上提出一种基于非合作博弈的无线传感器网络功率控制算法；基于病毒传播原理设计出了一种最大感染球压缩模型，并以此为基础提出了一种局部路由修复控制策略；建立了基于性能优化的网络分层传输模型，以优化传输质量为目的提出一种基于蚁群优化的区分综合选路算法和一种三层动态网络联合优化选路算法。. 本项目给出了无线传感器网络路由优化的若干有效算法：针对动态传感器网络的移动代理路由算法；基于蚁群策略的无线传感器网络能量有效路由算法；双信道无线传感器网络移动代理路由算法等。同时，本项目还研究了多种智能优化算法与多传感器数据分类的理论与方法，为无线传感器网络的功率优化与控制设计提供了一系列理论依据和关键技术。