自适应占空比的自供电无线传感器网络无状态可靠数据收集机制研究

高能效的自供电节点系统是建立永久可持续工作的无线传感器网络的硬件基础，采集感知的能量管理是基础支撑技术，而可靠通信与数据传输是建立在硬件基础与基础支撑技术之上的最关键的网络服务。现在该领域主要的工作集中在能量管理，而由能量管理引起的网络通信和数据传输问题并没有得到解决。本项目将针对自供电传感器网络中"节点动态异步工作状态下的可靠通信问题"，分析能量采集与消耗的特性，以及占空比的动态变化特性；以此为基础，以保证"能量收支平衡"和"网络规模可扩展"为前提，以"保证一定的数据传输成功率与传输延迟"为目标，提出一种新的适用于野外环境监测自供电无线传感器网络的自适应占空比控制策略，和与之匹配的基于无状态转发机制的数据传输机制；通过理论分析、仿真实验与实地测试对本项目提出的策略和机制进行系统的验证。本项目的研究成果将为大规模部署可永久持续工作的传感器网络提供关键的技术基础。

该课题以提高自供电无线传感网数据传输可靠性为目标，研究了自供电无线传感网的能量采集与消耗特性和造成数据丢失的主要原因，建立了一套能量均衡消耗前提下保证数据可靠传输的方法体系。. 主要研究成果包括：（1）设计与实现了一种具有太阳能采集与二级能量存储能力的无线传感器网络节点系统，建立了该节点系统的能量采集与消耗模型；（2）提出了一种基于仲裁系统的邻居发现机制，并基于循环差集对其进行了优化，以在一定的延迟内以最低的能耗实现异步休眠和唤醒工作的节点之间邻居发现；（2）提出了一种基于非均匀编码的链路质量估计机制，利用BER分布不均匀的特点来提高BER估计准确度；（3）提出了一种基于监督学习理论的分组丢失原因识别方法及比特速率控制机制，来提高数据传输的可靠性，同时降低单位比特的传输能量消耗；（4）提出了一种基于干扰强度和活跃比率的干扰类型识别方法及信道分配机制，以实现按优先级分配信道，并提高各传感网的数据传输可靠性。这套完整的可靠数据传输方法为未来实现可持久工作的、具有稳定的数据采集性能的自供电传感网系统提供了很好的理论基础。. 相关研究成果发表在本领域知名国际期刊（IJSNets和IJDSN）、知名国际学术会议（IEEE GlobeCom、WCNC、ICPADS）和国内一级核心期刊（计算机学报、软件学报、计算机研究与发展、仪器仪表学报）上，共计13篇论文，其中SCI检索2篇，EI检索11篇。