基于移动传感网的新能源照明智能控制和管理技术

摘要

随着传统能源的日益枯竭，发展新能源产业变得刻不容缓。LED以其省电、寿命长、低功耗、无污染等优点，逐渐取代传统光源应用于光伏照明系统，是与绿色新能源相结合实现节能环保照明的不二之选。
　　 无线传感器网络(Wireless Sensor Network)结合传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息技术及无线通信技术，具有信息感知、传输和处理等能力。Zigbee作为一种新兴的无线网络技术，其具有低功耗、低成本、可靠性强、使用方便等优点，在短距离无线通信网络场合中应用得越来越广泛。
　　 认知无线电是在近年来无线传感网络技术的迅猛发展而导致频谱资源紧缺的背景下提出来的，旨在提高无线频谱的利用率和数据传输效率以及增强节点间的抗干扰性。作为一种动态频谱管理策略，认知无线电具备频谱感知、频谱分析、频谱判决选择等功能，并且可以根据外部环境对自身的无线传输参数进行实时重构，以充分、合理地利用频谱“空洞”，而不对频谱授权用户造成有害干扰。
　　 本文以太阳能LED路灯为对象建立传感网络，每个网络节点通过zigbee协议进行无线通信，建立多跳无线自组网络(AD Hoc)，协作地感知、采集和处理网络区域中感知对象的信息，可降低传输功率，提高传输效率和减少与外界的干扰。为了提高频谱利用率和减少节点间的干扰，引入认知无线电技术，在物理层对频谱进行动态管理，可避免传统方法所须的复杂的同步和路由算法。本文重点介绍了基于非合作式博弈论的动态频谱分配算法，并将其应用到zigbee传感网，以zigbee的三个频谱为虚拟运营商，建立博弈论模型并对其进行了仿真。仿真结果表明，以最大网络吞吐量为效用函数的系统博弈模型存在最优化策略组合，且这个策略组合是稳定和唯一的。因此本文所建立的多跳自组网有成本低、频谱利用率高、抗干扰性强、稳定和使用方便等特点，具有一定的实用性。