重載貨運列車中無線傳感器網(wǎng)絡生命周期優(yōu)化問題研究.pdf

1、隨著傳感器技術、通信技術的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡已經(jīng)廣泛應用在眾多領域。而如何減小傳感節(jié)點的能耗，提高無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期，是無線傳感器網(wǎng)絡中一個重要的研究問題。由于無線傳感器網(wǎng)絡中傳感節(jié)點使用電池供電，有限的電源能量成為影響網(wǎng)絡生命周期的關鍵因素。
　　本課題研究在重載貨運列車中無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期優(yōu)化問題。由于重載列車所運輸貨物（如酒精、汽油、煤炭等）的特殊性，即具有易燃、易變質(zhì)等特點，需要隨時監(jiān)測貨廂中的環(huán)境信息（如溫

2、度、濕度等）。本課題通過在列車中部署無線傳感器網(wǎng)絡來監(jiān)測貨廂中的環(huán)境信息。一方面，部署在貨廂中的傳感節(jié)點使用能量有限的電池供電;另一方面，重載貨運列車具有貨運量大、運載貨廂多、路途時間長等特點，如果無線傳感器網(wǎng)絡中眾多傳感節(jié)點之間的路由路徑?jīng)]有優(yōu)化，則很可能網(wǎng)絡中某些傳感節(jié)點由于數(shù)據(jù)通信量過大而成為能耗熱點，從而影響整個網(wǎng)絡的生命周期。因此重載貨運列車中無線傳感器網(wǎng)絡的生命周期優(yōu)化問題成為迫切待解決的問題。
　　針對上述問題，為盡

3、量減小列車中無線傳感器網(wǎng)絡的能量消耗，增加網(wǎng)絡的生命周期，本課題進行了相關的研究與實驗。本文首先將網(wǎng)絡的生命周期優(yōu)化問題形式化建模為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題，然后提出了3個啟發(fā)式路由算法:na(i)ve算法、poly算法和pseudo-poly算法。最后，通過大量實驗，并對試驗結(jié)果的分析研究表明，pseudo-poly算法的性能接近最優(yōu)解，并且其性能表現(xiàn)最為穩(wěn)定。使用pseudo-poly算法，可以顯著提高重載貨運列車中無線傳感器網(wǎng)絡的生命