论文摘要
随着环境采能技术的日趋成熟,许多研究学者开始致力于探索环境采能技术在无线传感器网络(WSN)中的应用。无线传感器网络工作环境中存在多种形式的能量,将环境能量采集并加以利用,可以改善无线传感器网络电池受限的技术缺憾。太阳光照和机械振动是WSN一般应用环境中普遍存在的,对于具有环境采能的WSN,结合这两种能量补给的特点来研究有能量采集感知的WSN分簇路由问题,将会取得更高的能效和收益。本论文分析了太阳能、振动能补给的特点,设计了相应的能量补给模型,并且在各自的能量补给模型下,分别设计相适应的WSN分簇路由关键技术,包括：簇首选择机制、分簇机制、簇间路由机制。太阳能补给情况下,设计梯形能量补给模型,将网络划分为三个时期：耗能期、储能期和稳定期,各个时期采用不同的工作模式。无能量补给或能量补给较小时为耗能期,此时尽可能减小网络能耗；能量补给较大但全网能量水平不高时,需为网络存储能量,为储能期,同样采用节能的工作模式；当网络中能量补给充足,全网能量水平较高时,扩大节点通信半径,减小簇数目,使储能与耗能维持稳定,充分利用补给的能量,进入稳定期。振动能补给情况下,设计能量补给为正态分布的补给规律。采用区域划分方法,将网络按距基站远近分为不同层次区域,不同区域采用不同通信半径,从而平衡网络中节点的能量分布；簇首选择根据区域划分时计算的通信半径值来计算,同时考虑节点能量补给与剩余能量因素,使能量得到补给且剩余能量充足的节点被选为簇首的概率大,使越靠近基站的簇半径越小,从而均衡网络能耗。这两种能量补给下的路由算法均可适应各自的能量补给情况,能高效利用补给能量,且让网络有较好的生存能力。