基于風(fēng)能收集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)能控制和數(shù)據(jù)保護(hù)的研究

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種基于無線射頻通信技術(shù)的多跳自組網(wǎng)絡(luò)，由隨機(jī)部署在監(jiān)測空間內(nèi)的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成。它的誕生是微電子集成技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、傳感技術(shù)、無線通信RFID技術(shù)以及嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的結(jié)果。節(jié)點(diǎn)上搭載多種傳感器，能夠?qū)崟r(shí)感知部署區(qū)域內(nèi)監(jiān)測對象的信息，并將信息通過無線傳輸給用戶。傳感器節(jié)點(diǎn)方便部署、價(jià)格低廉，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)、軍事、建筑等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用途廣泛，但傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也存在諸多制約。比如在能量方面的限制，由于它的供電多采用干電池等移動(dòng)電源，更換電源極不方便。在數(shù)據(jù)保護(hù)方面，在無法直達(dá)Sink的監(jiān)測環(huán)境中，傳感器感知的環(huán)境信息無法及時(shí)的傳遞到用戶手中。在能量和數(shù)據(jù)方面的弊端成為制約其大范圍應(yīng)用的主要因素。盡管已有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中提出了針對能量和數(shù)據(jù)問題的解決方案，但都沒有將兩者整合。本文針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目前所面臨的能量限制和數(shù)據(jù)保護(hù)兩方面的制約，將兩個(gè)問題合并研究，并提出了一種簡易的風(fēng)能收集裝置，一個(gè)高效精確的能量控制策略，一套有效的基于能量感知的數(shù)據(jù)收集策略。通過風(fēng)能收集裝置收集風(fēng)能并將能量存儲(chǔ)，通過能量控制策略將能量合理利用，通過數(shù)據(jù)保護(hù)策略將數(shù)據(jù)安全的傳送給遠(yuǎn)端用戶。實(shí)驗(yàn)證明，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作時(shí)長并能最大程度的保證網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)安全。本文的研究內(nèi)容如下： (1)深入分析了傳感器網(wǎng)絡(luò)風(fēng)能收集的特點(diǎn)，在對風(fēng)能發(fā)電機(jī)底座、扇葉以及各種儲(chǔ)能超級(jí)電容對比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套基于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)能收集、風(fēng)能存儲(chǔ)和風(fēng)能控制裝置，實(shí)現(xiàn)與傳感器節(jié)點(diǎn)的無縫連接。 (2)在對風(fēng)能收集研究的基礎(chǔ)上，提出了一種基于能量等級(jí)的傳輸功率控制策略，通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)的操作模式，形成分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，優(yōu)先使用高能量水平、充電和漏電迅速的節(jié)點(diǎn)，從而使低能量水平的節(jié)點(diǎn)工作時(shí)間得以延長，進(jìn)而延長整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作時(shí)間。 (3)提出了基于能量感知的數(shù)據(jù)收集策略，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中建立特殊的區(qū)域用來保存網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)所處能量的不同水平來決定數(shù)據(jù)保護(hù)策略的控制機(jī)制。 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 風(fēng)能收集 能量控制 數(shù)據(jù)保護(hù)
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5;TP309.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景及意義10-12
• 1.2 能量控制和數(shù)據(jù)保護(hù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究內(nèi)容14-15
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述16-22
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成16-19
• 2.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)17
• 2.1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟件結(jié)構(gòu)17-19
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綜合特點(diǎn)19-20
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量控制和數(shù)據(jù)保護(hù)22-33
• 3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能量控制概述22-24
• 3.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量控制的研究方向22-23
• 3.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量控制目標(biāo)23-24
• 3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的能量控制方案24-30
• 3.2.1 現(xiàn)有的能量收集方案24-29
• 3.2.2 現(xiàn)有能量收集方案總結(jié)29-30
• 3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)保護(hù)概述30-32
• 3.3.1 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)保護(hù)方案30-32
• 3.3.2 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)保護(hù)方案總結(jié)32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 基于風(fēng)能收集的節(jié)能控制和數(shù)據(jù)保護(hù)方案33-51
• 4.1 本系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)和預(yù)備知識(shí)33-35
• 4.1.1 問題描述33-34
• 4.1.2 系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)方案34-35
• 4.2 風(fēng)能收集的實(shí)現(xiàn)35-43
• 4.2.1 風(fēng)能收集裝置總體設(shè)計(jì)35-41
• 4.2.2 風(fēng)能收集電路設(shè)計(jì)和控制機(jī)制41-43
• 4.3 能量控制機(jī)制實(shí)現(xiàn)43-46
• 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征指定和系統(tǒng)參數(shù)43-44
• 4.3.2 多傳輸范圍選擇44-45
• 4.3.3 數(shù)據(jù)包傳送控制45-46
• 4.4 數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)46-50
• 4.4.1 DEDC 設(shè)計(jì)46-48
• 4.4.2 DEDC 機(jī)制實(shí)現(xiàn)48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第5章 實(shí)驗(yàn)分析51-56
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)51-52
• 5.2 性能分析52-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 第6章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 全文總結(jié)56
• 6.2 研究展望56-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 附錄63

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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展    崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與部署    荊琦;陳洲峰;關(guān)志;王昭;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)    任豐原,黃海寧,林闖

傳感器網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)管理的概念、問題與進(jìn)展    李建中,李金寶,石勝飛

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究進(jìn)展    唐勇;周明天;張欣;

多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)及其研究進(jìn)展    馬華東;陶丹;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述    馬祖長,孫怡寧,梅濤

基于TinyOS的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究與實(shí)現(xiàn)    張曉東

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全性研究    秦大力;唐穎;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在文物保護(hù)中的應(yīng)用    何文德;楊鳳年;劉光燦;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)    黃布毅;何超前;李冬富;石軍;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在執(zhí)勤槍械定位中的應(yīng)用    劉海波;鄒濤;翁哲;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在武警部隊(duì)的應(yīng)用    霍軍;劉建平;

WSN與GPRS結(jié)合的遠(yuǎn)程圖像等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)    張開風(fēng);胡艷軍;許耀華;姜新紅;仇樂樂;王?？?高韋;丁勝建;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的研究與應(yīng)用    林麗萍;

基于“基站”通信原理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證技術(shù)    葉青;周鳴爭;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用    余華;孫艷紅;車銀超;郭玉峰;

基于WSN的溫室環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)    岳青;張海輝;盧博友;

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)管能力建設(shè)中的應(yīng)用研究    周大杰;朱玉霞;杜紅;劉銳;

基于IEEE802.15.4的一種分簇算法研究    張維勇;張芬;馬學(xué)森;

傳感器網(wǎng)絡(luò)局部時(shí)間同步協(xié)議研究    石為人;張陽;鄧鵬程;

能量相關(guān)DSR協(xié)議OPNET仿真及性能分析    劉增力;李雯霏;龍華;朵琳;

Energy-Efficient Optimal Scheme based on Mixed Routing in Wireless Sensor Networks    

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)TTSL迭代定位算法    羅旭;柴利;楊君;

一種能量高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)傳輸方法    任玲;唐昊;周雷;魏振春;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的涉密載體智能監(jiān)管系統(tǒng)研究    何堅(jiān);方康玲;李曉卉;韓維;

基于ADF7020-1的無線收發(fā)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    陳傳友;張?jiān)阼?

TeeChart在WSN信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用    李堅(jiān);陳祥光;劉春濤;冼南寶;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法研究    張晉

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署與拓?fù)淇刂蒲芯?nbsp;   王蕊

基于柱形換能器的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)協(xié)議研究    孫玉婷

海洋監(jiān)測傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究    羅漢江

基于事件觸發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究    郭瑛

水下傳感器網(wǎng)絡(luò)海上試驗(yàn)平臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)    周鵬

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信息分發(fā)的可靠性研究    張書奎

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中的算法研究    劉昕

基于直覺模糊集的多約束網(wǎng)絡(luò)路由決策方法研究    竇亞玲

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)信息監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)融合研究    蔣鼎國

基于可信的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證技術(shù)的研究    葉青

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身健康狀態(tài)融合機(jī)制研究    諶業(yè)濱

大功率電動(dòng)汽車多功能智能快速充電機(jī)的研究    高麗麗

基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能交通系統(tǒng)模型應(yīng)用研究    紀(jì)江濤

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究    喬田田

基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在礦井機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究    駱科學(xué)

面向離散型制造業(yè)的嵌入式MES檢測終端開發(fā)    彭慧

水文傳感器網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化研究    閉啟禮

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)關(guān)的分級(jí)簇算法研究    張永琦

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    張磊

基于概率覆蓋模型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)密度控制算法    柳立峰,鄒仕洪,張雷,程時(shí)端

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的關(guān)鍵性問題    肖健,呂愛琴,陳吉忠,朱明華

傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS關(guān)鍵技術(shù)分析    李麗娜;石高濤;廖明宏;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展    崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)    任豐原,黃海寧,林闖

傳感器網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)管理的概念、問題與進(jìn)展    李建中,李金寶,石勝飛

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法    任彥;張思東;張宏科;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述    馬祖長,孫怡寧,梅濤

AdHoc中的常用路由算法分析    孫曉艷,李建東,張光輝,田紅濤

分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及應(yīng)用支撐技術(shù)研究    曾鵬,于海斌,梁英,尚志軍,王忠鋒

一種支持多節(jié)點(diǎn)協(xié)同實(shí)現(xiàn)圖像融合的視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)    陶丹;馬華東;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決能量空洞問題綜述    王東方;齊小剛;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗研究    邵清亮;孫延鵬;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田信息管理系統(tǒng)的研究(英文)    余華;呂寧波;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田信息管理系統(tǒng)的研究    余華;呂寧波;

一種超低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)的設(shè)計(jì)    武衛(wèi)東,王光興,張芝賢

一種農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量控制與動(dòng)態(tài)路由算法    趙春江;吳華瑞;朱麗;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化研究    馬斌;周小佳;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)S-MAC協(xié)議的時(shí)延控制    施海健;張海濱;錢良;宋文濤;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)SPIN協(xié)議的一種改進(jìn)方案    任秀麗;李政;

一種帶有自維護(hù)功能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)聚類算法    姜國彬;張世永;鐘亦平;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位系統(tǒng)    郭旭斌;葉長城;王憶文;李輝;

基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究    徐久強(qiáng);盧鎖;趙海;崔行兵;劉大鵬;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的滾動(dòng)時(shí)域狀態(tài)估計(jì)方法    駱吉安;柴利;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測的Top-k監(jiān)測(英文)    曹芳菲;何文麟;陳紅;

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的普適計(jì)算研究    龍昭華;李景中;蔣貴全;張林;

一種能量高效的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)傳輸方法    任玲;唐昊;周雷;魏振春;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種基于歷史數(shù)據(jù)分組的感知查詢技術(shù)    劉陽;楊曉春;王斌;于戈;李斌陽;

一種基于分簇的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)    馬禮;唐長茂;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層協(xié)議的研究現(xiàn)狀    梁(韋華);于海斌;

基于礦井節(jié)能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的研究    袁蕊;

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專利分析    美國專利律師 譚文曄　薛之揚(yáng)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)改變未來世界    本報(bào)記者 趙建國

利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測能力    溫雅路

國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究進(jìn)展    賽迪顧問信息產(chǎn)業(yè)研究中心高級(jí)咨詢師 王坤

科學(xué)準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)    本報(bào)記者 姚傳富

理智部署無線傳感網(wǎng)    沈建苗　編譯

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)觀測平臺(tái)投入應(yīng)用    卞 輯

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)供電獲新援    

讓無線傳感器網(wǎng)絡(luò)走入生活    羅清岳

以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)打造智能化城市    記者 陸成鋼　通訊員 尚曉天

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)隱私保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究    趙寶康

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程抄表關(guān)鍵技術(shù)研究    姜宇

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于量化信息的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)與融合    周彥

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)覆蓋的研究    谷雨

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)精確動(dòng)態(tài)定位及其安全性問題研究    馬永波

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效組建關(guān)鍵技術(shù)的研究    羅丹彥

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量有效安全路由協(xié)議研究    畢嘉娜

多媒體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中若干算法研究    李哲濤

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)高能效可靠數(shù)據(jù)傳輸理論及應(yīng)用研究    李玉凱

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位和跟蹤算法研究    丁英強(qiáng)

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的光強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)    蔡殷

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    黃衍璽

基于北斗系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)定位算法研究    張濤

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)優(yōu)化覆蓋的研究    唐健華

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋算法研究    楊鳳偉

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于壓縮感知技術(shù)的數(shù)據(jù)壓縮方法研究    龔靜

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)田溫濕度信息采集中的構(gòu)建與應(yīng)用    孫艷紅

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在蔬菜大棚環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究    張瀅

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全支持技術(shù)的研究    王帆

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)研究    張承海