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《江苏大学》 2010年
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基于虚拟MIMO的无线温室测控系统传感器网络结构研究

沈卓  
【摘要】: 无线传感器网络(WSN)是由大量具有通信和计算能力的微小传感器节点构成,能根据环境自主完成指定任务的智能网络系统。无线传感器网络成本低廉、应用功能丰富便利,为无线温室测控系统的建立提供了有力的技术支撑。然而传感器节点的小尺寸限制了其携带的能量,且不便频繁更换节点电池,能量问题便成为无线温室测控系统面临的最大挑战。因此无线温室测控系统的首要设计目标就是高效使用传感器节点的能量,延长传感器网络的生命期。 在分析影响WSN能耗主要因素和现存节能技术的基础上,本文提出应用于中小规模无线温室测控系统传感器网络的虚拟多输入多输出(Virtual MIMO)分簇算法。该算法基于动态功率管理的节能技术,引入高能效的虚拟MIMO通信方式,循环随机选取簇头均衡网络能量负载,以延长WSN寿命。为构建能量实验平台,应用超低功耗单片机MSP430F135和支持IEEE802.15.4协议的CC2420无线收发芯片,实现无线温室测控系统传感器网络的硬件节点设计,同时设计了传感器节点和汇聚节点的软件。在实验平台上对温室环境下节点发射功率与RSSI关系做了实验研究,求解出温室环境中的路径损耗指数,以建立虚拟MIMO的分簇网络能耗模型。重点研究网络规模、节点分布密度以及路径损耗指数对虚拟MIMO WSN节能性能的影响,并以网络生存时间最长为优化目标,采用遗传算法优化影响WSN性能的关键参数——簇头比例。研究结果表明,虚拟MIMO分簇算法比LEACH算法在节能和网络生存时间方面更加优越,当网络结构参数选择恰当时,其生存时间可增加数倍。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP212.9;TN929.5

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