層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于數(shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制研究的開題報(bào)告

層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于數(shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制研究的開題報(bào)告一、研究背景和研究意義隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸成為研究的熱點(diǎn)之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量被分布在感興趣區(qū)域內(nèi)的無線傳感器組成的。傳感器節(jié)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療健康、智能交通等領(lǐng)域，其作用越來越重要。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)調(diào)度是一個(gè)重要的問題。節(jié)點(diǎn)調(diào)度可以定義為節(jié)點(diǎn)工作/休眠時(shí)間的分配問題。節(jié)點(diǎn)在工作時(shí)可以采集傳感器數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交尽９?jié)點(diǎn)在休眠時(shí)可以降低能耗和延長網(wǎng)絡(luò)壽命。因此，節(jié)點(diǎn)調(diào)度可以有效提高網(wǎng)絡(luò)的能效和壽命。當(dāng)前，關(guān)于節(jié)點(diǎn)調(diào)度的研究主要集中在三個(gè)方面：一是節(jié)點(diǎn)調(diào)度算法；二是節(jié)點(diǎn)調(diào)度優(yōu)化問題；三是節(jié)點(diǎn)調(diào)度在具體應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)方法。本文的研究重點(diǎn)是基于數(shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制在層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。該機(jī)制可以根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)的能耗情況，在節(jié)點(diǎn)休眠和工作間進(jìn)行智能調(diào)度，最大程度地提高網(wǎng)絡(luò)的能效和壽命。因此，該研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。二、研究內(nèi)容和研究方法本文的研究內(nèi)容是基于數(shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制在層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由多個(gè)層次組成，不同層次的節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)不同的任務(wù)。本文將通過比較不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)預(yù)測準(zhǔn)確性，選擇最優(yōu)預(yù)測模型，并建立節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸模型?；谠撃Ｐ?，結(jié)合“節(jié)點(diǎn)休眠-節(jié)點(diǎn)工作”的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)能效和壽命。在研究方法上，本文將運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、分布式算法和數(shù)學(xué)建模等方法，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步分析算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，不斷改進(jìn)和完善預(yù)測模型和調(diào)度機(jī)制。三、預(yù)期成果和研究意義本文將基于數(shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制應(yīng)用于層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，并求得該機(jī)制的優(yōu)化結(jié)果。具體成果包括：1.建立基于節(jié)點(diǎn)能耗預(yù)測和數(shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度模型。2.結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)推導(dǎo)比較節(jié)點(diǎn)預(yù)測模型的預(yù)測準(zhǔn)確性。3.基于節(jié)點(diǎn)調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制，并進(jìn)行性能測試。本文的研究意義有三個(gè)方面：1.提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能效和壽命。合理的節(jié)點(diǎn)調(diào)度可以降低節(jié)點(diǎn)能耗，延長網(wǎng)絡(luò)的壽命，更好地完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。2.推廣數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)預(yù)測技術(shù)可以提高節(jié)點(diǎn)的預(yù)測精度和決策能力，并為節(jié)點(diǎn)調(diào)度提供可靠的數(shù)據(jù)參考。3.為實(shí)際應(yīng)用提供一種新的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制?；跀?shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制可以根據(jù)不同的環(huán)境和任務(wù)需求，智能調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的工作和休眠時(shí)間，滿足各種應(yīng)用場景的需求。四、研究進(jìn)度安排本文的研究周期為一年。研究進(jìn)度安排如下：第1-3個(gè)月：文獻(xiàn)綜述、節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制和數(shù)據(jù)預(yù)測模型研究。第4-6個(gè)月：模型實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)收集和分析。第7-9個(gè)月：基于數(shù)據(jù)預(yù)測的節(jié)點(diǎn)調(diào)度機(jī)制算法設(shè)計(jì)。第10-12個(gè)月：算法測試和性能優(yōu)化、撰寫論文。五、研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算及參考文獻(xiàn)研究經(jīng)費(fèi)預(yù)算：本研究的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)主要包括硬件設(shè)備購置費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)測試費(fèi)用、實(shí)驗(yàn)室消耗材料費(fèi)用、個(gè)人差旅費(fèi)用和專業(yè)服務(wù)費(fèi)用等?？傎M(fèi)用約為20萬元人民幣。參考文獻(xiàn)：1.DhillonG.S.,GaoL.,“Energy-AwareWirelessMicrosensorNetworks,”IEEESignalProcessingMagazine,vol.19,no.2,pp.30-40,Mar.2002.2.HeS.,ChenY.,HuangL.,“Energyefficientdatagatheringinwirelesssensornetworkswithdataprediction,”ClusterComputing,vol.16,no.4,pp.849-858,Dec.2013.3.LiuQ.,WangH.,MaX.,“DistributedEnergyEfficientDataCollectionforWirelessSensorNetworkswithDataPredictions,”IEEETransactionsonParallelandDistributedSystems,vol.23,no.6,pp.1103-1110,Jun.2012.4.DehghaniM.,OlfatL.,“Adecentralizedschedulingalgorithmforcognitiveheterogeneouswirelesssensornetworks,”Computers&ElectricalEngineering,vol.40,no.4,pp.1419-1437,Jun.2014.5.PengD.,LiuY.,“Anenergyefficientschedulingschemebasedonthepredictionofdataaggregationinwirel