摘 要

无线传感网络（wireless sensor network ,WSN）通过大量传感节点以无线通信方式构成的自组织的网络系统。有监测、处理和传输监控区域中的信息并将得到的信息送到信息处理节点和用户。能量收集技术（Energy Harvesting Technologies）作为一种解决节点中电池的寿命问题和污染问题的新技术。将环境中的电磁能，热能，太阳能，振动能，射频能等多种形式转化成电能。

本文研究基于能量收集的无线传感网络协议。介绍几种无线网络协议，在节点间能高效利用的同时加入几种能量采集的方法，使传感网络更加稳定、高效以取得更大的收益。通过C 对最短路径协议进行选择。通过MATLAB软件工具对分簇协议LEACH选簇过程进行仿真。所得的结果确认这两种协议能很大程度减少功耗。

关键词：无线传感网络 能量收集 路由协议 节点

Based on energy collected by the design of the wireless sensor network routing protocol

Abstract

Wireless sensor network (wireless sensor network, WSN) through a large number of sensor nodes by wireless communication mode of self-organizing network system. Monitoring, processing and transmission of the information in the monitoring area and get information to the information processing nodes and users. Energy collection technique (Energy Harvesting Technologies) as a solution to the node of the battery life problem and pollution problem of the new technology. Environment of electromagnetic energy, heat energy, solar energy, vibration energy, a variety of forms such as radio-frequency energy into electricity.In this paper based on the energy collected by the wireless sensor network protocol.

Introduce several kinds of wireless network protocol, between the nodes can be efficient used at the same time to join some energy acquisition method, make a sensor network is more stable and efficient in order to obtain greater benefits.By c for the shortest path choice. Through the MATLAB software tool for clustering protocol LEACH selected cluster process simulation. The results confirmed that the two protocol can greatly reduce power consumption.

Keywords:Wireless sensor network;energy collection; Routing protocols; node

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1无线传感网络的背景与应用领域 1

1.1.1无线传感器网络的背景 1

1.1.2无线传感网络的应用领域 1

1.2无线传感网络的发展方向 7

1.3本文的主要任务 3

1.4文章结构 3

第二章 无线传感网路 4

2.1无线传感网络基本概念 4

2.1.1无线传感器网络的特点 4

2.1.2无线传感网络的体系结构 4

2.2无线传感网络的关键技术 6

2.2.1时间同步技术 6

2.2.2定位技术 6

2.2.3数据融合技术 7

2.2.4能量管理技术 8

2.2.5无线通信技术 9

2.3AD HOC网络与传感器网络的区别 9

2.4无线传感器网络分类 10

2.5本章小结 10

第三章 能量收集技术 11

3.1能量收集概述 11

3.2太阳能的收集 11

3.3 振动能量收集 13

3.3.1振动能量收集原理 13

3.3.2振动能量收集的优化分析 13

3.3.3振动器电源的设计 14

3.4能量的管理和存储 15

3.5本章小结 16

第四章 基于能量收集的无线传感网络的路由协议 17

4.1引言 17

4.2无线传感网络协议的消息传递 17

4.3WSN路由协议的准则 18

4.4平面路由协议基于能量收集的算法 18

4.4.1平面网络结构 18

4.4.2最短路由协议描述 19

4.4.3最短路径算法 19

4.5分级网络结构协议下的路由协议设计 22

4.5.1 集群结构路由协议 22

4.5.2 LEACH协议 22

第五章 总结与展望 29

5.1本文总结 29

5.2展望 29

参考文献 30

致谢 31

第一章 绪论

1.1无线传感网络的背景与应用领域

1.1.1无线传感器网络的背景

物联网成为了信息时代的代表性的产物。物联网把人类的现实世界和互联网相互联系起来互联网的发展有了新的拓展。无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）。^[1]是物联网的的重要一部分具有很大的影响力，无线传感网络顾名思义就是由传感器组成的网络。起源于美国先进国防研究项目的DARPA项目^[2]。随着传感器技术、集成电路技术、自动控制技术、无线通讯技术、微机电技术、嵌入式技术的迅猛发展，微型无线传感器更加变得低成本、低功耗并且多功能的方向共同发展。无线传感器技术使得个人和社会向着更好的方向发展。

无线传感网络是传感器节点通过飞机投射或是大炮轰炸等方式散布到某个区域，通过无线方式通信形成自组织网，实时监测、感知监控区域的环境和信息，终端和用户将会接收到传感节点送过来的信息，以便于观察者的使用。无线传感器网络的发展经历了如下几个阶段。分别是节点间的点点传输而获取的方式十分简单；通过串行接口、并行接口和传感器相连的传感器网络，通信的方式也多样化；现场总线成为了无线传感网络构网的主要方式获取信息的方式智能化；最后的阶段传感器网络的节点能自组织的接入和连接，信息获取的方式多样化智能化而且抗干扰性大大增强。

1.1.2无线传感网络的应用领域

1.军事领域

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