大规模可持续传感器网络的能量同步研究

项目名称： 大规模可持续传感器网络的能量同步研究

项目编号： No.61502055

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 李烁

作者单位： 长沙理工大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 本项目针对可持续传感器网络的能效优化问题，提出一种分布式、层次化的网络能量同步机制。1）研究基于无线能量传输技术的传感器网络能量模型，设计极小开销的分布式拓扑控制机制和层次化的网络能量同步架构，实现大规模网络的分散化、区域化。2）将执行器的路径规划转换为空间域的线性规划问题，采用多项式时间近似算法求解，得到其最优巡航轨迹，实现网络区域间的能量同步。3）研究具有能量供应能力的无线传感器网络的充电特性，设计单主多从斯坦科尔伯格博弈的数据交互及无线能量传输算法，保证局部网络中节点间能量的动态同步。通过本项目的研究，将为实现大规模无线传感器网络的可持续工作提出一种有效的分布式多目标联合优化方法，得到强可扩展的分布式计算架构，对基于无线能量传输的可持续传感器网络技术的发展起到一定的促进作用。

中文关键词： 分布式能量同步；线性规划；拓扑控制；斯坦科尔伯格博弈；可持续传感器网络

英文摘要： This project proposes a distributed and hierarchical network energy synchronous scheme for sustainable sensor networks. First, the energy model of wireless energy transmission based sensor network will be researched, a distributed topology control scheme and hierarchical network energy synchronous framework will be designed to achieve decentralize and regionalize for large-scale sensor network. Second, the path planning problem will be transferred into spatial linear programming problem, and solved by polynomial time approximation algorithm, thus the optimal path can be obtained to achieve energy synchronous among network regions. Third, the charging properties in wireless sensor network with energy replenishment will be studied, a single-leader-multi-follower Stackelberg game based data gathering and wireless energy transmission algorithm will be proposed to endure dynamic energy synchronous within local networks. The goal of this study is to propose an effective and distributed multi-objective joint optimization method to realize sustainable operation for large-scale wireless sensor networks, obtain strong extensible distributed computing framework, and make contribution to technological development in wireless energy transmission based sustainable sensor networks literature.

英文关键词： distributed energy synchronization ;linear programming;topology control;stackelberg game;sustainable sensor networks