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《面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的傳感器配置優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章引言1．1課題的背景和意義第1章引言物聯(lián)網(wǎng)(TheIntemetofThings，IOT)，顧名思義，就是指“將物體連接起來的網(wǎng)絡(luò)”，是信息技術(shù)領(lǐng)域的重大變革，引領(lǐng)了第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。它在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行延伸和擴展，通過信息傳感設(shè)備，按照既定的協(xié)議，將現(xiàn)實中的物體通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)物體間的網(wǎng)絡(luò)通信和信息交換。用這種方式來實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興的網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)越來越受到了研究者的關(guān)注。從各個角度進行分析，物聯(lián)網(wǎng)包括了以下幾方面的重要技術(shù)【lj：(
2、1)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSN)技術(shù)。它是綜合了分布式數(shù)據(jù)采集、處理以及傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，由于低成本、體積小、可靠性以及靈活的部署、組網(wǎng)模式等優(yōu)點，引起了人們濃厚的研究興趣。物聯(lián)網(wǎng)就是根據(jù)大量的部署在各處的傳感器節(jié)點和傳感器網(wǎng)絡(luò)來感知客觀世界的。(2)射頻識鬟JIJ(RFID)技術(shù)，它是一種在信息采集時采用非接觸式的自動識別的技術(shù)。根據(jù)射頻信號和它的傳輸性能，自動識別靜止或者移動的監(jiān)測對象，從而得到其相關(guān)的數(shù)值，達到對RFID標簽信息的獲取。(3)智能技術(shù)，為了實現(xiàn)某種預(yù)期的目的而利用的
3、各種方法。物聯(lián)網(wǎng)的目標是物體智能化，實現(xiàn)人與物或者物與物間的交互對話。當前的智能技術(shù)，采用嵌入式技術(shù)，物體內(nèi)裝入智能系統(tǒng)，達到物體與用戶的交流的目的。(4)納米技術(shù)，主要應(yīng)用于各種傳感設(shè)備的微型化設(shè)計，該技術(shù)的應(yīng)用，滿足了物聯(lián)網(wǎng)能夠在很小體積的物體之間使用。物聯(lián)網(wǎng)具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型示意圖如圖1．1【l】所示。圖1．1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型Fig．1．1SystemmodelofloT萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章引言物聯(lián)網(wǎng)的基本特征是信息的全面感知、可靠傳送和智能處理，其核心是物與物以及人與物之間的信息交互，基本
4、功能是信息感知[21。而從圖1．1中可以看出，作為物聯(lián)網(wǎng)底層網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)感知信息的重要來源之一，同樣，也是信息交互對象之一，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。但是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等手段獲取的原始感知信息具有高度的冗余性，大量冗余信息對資源受限的感知網(wǎng)絡(luò)在信息傳輸、存儲、后續(xù)數(shù)據(jù)處理以及能量供給方面提出了極大的挑戰(zhàn)。不過，信息感知的目的是獲取用戶感興趣的信息，大多數(shù)情況下不需要收集所有的感知數(shù)據(jù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork，WSN)由大量無處不在的、具有通信與計算能力的微小
5、傳感器節(jié)點密集布設(shè)在無人值守的監(jiān)控區(qū)域而構(gòu)成的能夠根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的智能自治測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)【3】。節(jié)點間相互協(xié)作對周圍的環(huán)境進行感知，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給特定應(yīng)用，同樣，也可以對傳感器節(jié)點進行監(jiān)控與操作，從而實現(xiàn)計算機世界與真實物理世界的互通。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)(女IIWLAN和蜂窩移動電話網(wǎng)絡(luò))有著不同的設(shè)計目標，后者在高度移動的環(huán)境中通過優(yōu)化路由和資源管理策略最大化帶寬的利用率，同時為用戶提供一定的服務(wù)質(zhì)量保證．在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，除了少數(shù)節(jié)點需要移動以外，大部分節(jié)點都是靜止的．因為它們通常運行在人無法
6、接近的惡劣甚至危險的遠程環(huán)境中，能源無法替代，設(shè)計有效的策略延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心問題[41。而為了保障網(wǎng)絡(luò)能可靠持久地工作，在部署無線感知網(wǎng)絡(luò)時，實際部署的節(jié)點比實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋或完成交互任務(wù)的節(jié)點要多，因此在信息交互時一般不需要所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點參與，而是在滿足任務(wù)要求的前提下，選擇合適的節(jié)點子集來執(zhí)行任務(wù)，這樣可以將其它節(jié)點設(shè)定為休眠狀態(tài)，以降低網(wǎng)絡(luò)能耗。為此，如何根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求選擇合適的傳感器節(jié)點子集已成為研究的熱點之一。1．2研究內(nèi)容無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)的信息感知和信息交互中承擔著重要的作用，為了
7、可以使其可以更長期、更有效地為物聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)，本文針對如何面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化配置進行了研究，考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身能量有限、不易補充的特點以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的要求，希望可以在滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用覆蓋需求的前提下，充分利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量，從而延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)的時間?；谝陨夏繕?，本文主要研究以下幾個問題：一2一萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章引言首先，針對在滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的覆蓋要求的前提下，如何使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用周期更長的問題，本文將提出一個無線傳感器傳感
8、器節(jié)點優(yōu)化選取框架。通過該框架，來對已部署好的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行傳感器部署優(yōu)化，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供相應(yīng)的傳感器優(yōu)化配置方案。其中包括有無線傳感器節(jié)點的優(yōu)化選取問題，以及特殊節(jié)點失效造成覆蓋空洞的避免問題。其次，針對無線傳感器節(jié)點優(yōu)化選取問題，本文將提出一個基于遺傳算法的、能量均衡使用的節(jié)點優(yōu)
