WSN中基于混合储能的无线能量传输算法研究

摘要

随着无线传感器网络研究及应用的飞速发展，传感器节点的能量局限性问题已经成为制约其发展的重要因素。下一代基于能量捕获的无线传感器网络被看作是解决这一问题的最佳方案，因此受到了广大研究学者及机构的关注。基于能量捕获的传感器节点能够从周围环境中捕获能源，并且通过无线能量传输技术形成一个自给自足的网络，从而提高无线传感器网络中节点的生存时间。本论文主要针对如何高效利用和合理分配捕获能量等问题展开了深入的研究，取得的研究成果具体如下：
　　1．针对传统无线传感器网络中节点电池储能的局限性，提出了一种由超级电容和电池组成的混合储能结构，并基于高斯双工信道建立了该混合储能结构的理论模型，以节点吞吐量最大化为目标，提出了能量最优分配算法。仿真实验表明，该算法不仅能优化分配电容与电池的能量及传输功率，而且还能有效提高节点的吞吐量。
　　2．针对基于能量捕获的无线传感器网络中节点能量的局限性，基于高斯双工信道建立了点对点无线能量传输模型，以节点总吞吐量最大化为目标，提出了单跳二维无线能量传输算法。仿真实验表明，该算法不仅能有效地提高节点总吞吐量，而且还能避免节点处于能量过剩或匮乏状态。此外，根据混合储能结构对点对点无线能量传输模型进行优化改进，实验表明采用混合储能可以在单一储能基础上进一步提高节点的总吞吐量。
　　3．在点对点网络基础上，进一步研究两跳无线能量传输模型及算法，基于高斯双工信道建立了两跳无线能量传输模型，以节点总吞吐量最大化为目标，提出了两跳二维无线能量传输算法。仿真实验表明，算法能合理地分配节点捕获的能量，同时有效地提高节点总吞吐量。同理，根据混合储能结构对两跳无线能量传输模型进行优化改进，实验表明采用混合储能可以在单一储能基础上进一步提高节点的总吞吐量。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本文主要研究内容

1.4 论文组织结构

第2章 混合储能模型及分配算法

2.1 引言

2.2 混合储能结构系统模型

2.3 能量最优分配算法

2.4 仿真实验

2.5 本章小结

第3章 点对点无线能量传输模型及算法

3.1 引言

3.2 点对点无线能量传输系统模型

3.3 单跳二维无线能量传输算法

3.4 仿真实验

3.5 基于混合储能的点对点无线能量传输模型性能分析

3.6 本章小结

第4章 两跳无线能量传输模型及算法

4.1 引言

4.2 两跳无线能量传输系统模型

4.3 两跳二维无线能量传输算法

4.4 仿真实验

4.5 基于混合储能的两跳无线能量传输模型性能分析

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果