基于动态权值的无线体域网信息能量传输协议研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangkun289
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
无线体域网(Wireless Body Area Network,WBAN)作为一个全新的研究范畴,与人们的日常生活休戚相干。首先从研究学科关联的角度来讲,它与无线传感器网络通信、无线通信技术、生命自然科学以及医疗健康等众多研究技术都有着紧密的联系与交叉性,因此,也被广泛地应用于医用保健、军事作战、运动竞技以及娱乐休闲等领域。由于该网络的位置特殊性(附着于人体),因此在医疗监控及疾病防控等与人体健康相关的领域更是受到了许多重视。通过远程监测人体的各种健康指标参数,WBAN可以实现对人体健康的监测与保障,也给各领域的多元化发展提供了一定的理论研究基础。由于人们的健康意识逐渐增强,无线体域网正在逐渐变成人们所关注的重点发展方向,同时,它吸引了大批的国内外学者对于无线体域网这一课题方向的研究。由于无线体域网的低功耗,信道环境复杂等特点,如何对传输资源进行合理有效的分配,使其更加具有实际应用性成为了研究的一个新的方向。目前国内外的研究学者对于优化信能传输进行了大量的研究,并取得了突出的成绩。但是对于网络中根据实际的重要性进行优化资源分配较为缺乏。本文研究了一种优化系统传输协议的算法,该算法考虑了无线体域网中传感器节点权重,并对资源进行了优化分配。首先建立WBAN中多点的信息和能量传输模型,根据时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)的思想设计传输协议使系统总吞吐量达到最大。由于传感器在传输网络中的重要性不同,本文提出的系统总加权吞吐量可以更好地反映系统的信息传输的有效性,并提出了一种联合权重优化时隙分配协议(Joint Weights Optimizing Time Slot Allocation Protocol,JWTA)。每个传感器的权重值基于层次分析算法(Based on the Analytic Hierarchy Process Algorithm,B-AHP)可以定量地得出。当随机动态地选择几个传感器节点形成一个特定的通信网络时,可以通过该算法定量计算当前网络中每个节点的生理权重值。该权重值可以直接反映检测传感器收集的生理信号对人体健康的重要性。在此基础上,本文根据获得的权重重新分配传输时隙,这也优化了传统的时间切换(Time Switching,TS)协议。通过MATLAB仿真实验对所提出的优化协议进行了实践验证,并对仿真曲线进行了实验分析。本文的主要工作和贡献如下:(1)研究了无线体域网基于节点动态权值的能量和信息传输的系统模型。首先,介绍了无线体域网在日常生产生活中的一般应用场景。然后,通过能量收集技术(Energy Harvesting,EH)实现通信过程的信能传输。针对WBAN本身具有的一些信道特点和传输的不利因素,引入中继协作的方式更好地协助传输系统。(2)根据无线体域网的一些应用特性,在实际的人类健康监控方案中,传输网络中的不同传感器节点对于人体的重要程度是具有很大差异性的。针对目前研究中大多忽略传感器节点重要性不同的这一问题,提出了一种基于层次分析法的算法来确定传感器的权重,该算法可以通过计算网络中节点权重来定量确定节点的重要性。(3)根据该算法所获得的权重,提出了联合权重优化时隙分配协议,并基于节点权重重新分配其传输时隙。同时,文中提出了系统总加权吞吐量作为新的优化目标函数,结合节点权重对该优化问题进行了求解,该协议解决了无线体域网传输过程中节点重要性被忽略的这一问题,提升了系统传输的实际应用性。(4)利用MATLAB仿真验证,文中比较了三种不同的传输协议,它们分别均匀分配时隙和权重协议、单独优化时隙的传输协议和联合目的节点权重优化传输时隙的传输协议。此外,本文分析了不同参数对系统总加权吞吐量的影响。通过三种协议进行比较分析,本文所提出的传输协议是最优的。
其他文献
选区激光熔化成形(Selective laser melting,SLM)作为一种加工金属材料的增材制造技术,在成形结构复杂的高性能金属件方面具有独特的技术优势。然而,SLM成形的零部件存在许多先天缺陷,如:表面裂纹、内部冶金结合不良、过高残余应力等。本文以SLM成形Inconel 625(IN625)合金为研究对象,研究激光能量密度对SLM成形试样表面质量、内部缺陷、组织、力学性能以及高温氧化性
目的:本研究旨在观察自拟活血化瘀方联合达菲林治疗气滞血瘀型卵巢子宫内膜异位囊肿患者的临床疗效,为治疗气滞血瘀型卵巢子宫内膜异位囊肿患者提供临床治疗方法及理论支持。方法:采用随机对照方法,选取2018年1月至2019年12月于河北中医学院附属医院妇科门诊就诊,辩证为气滞血瘀型卵巢子宫内膜异位囊肿患者60例。将60例卵巢子宫内膜异位囊肿患者采用随机数字表的方法,分为治疗组和对照组,每组各30例。对照组
本文以储油罐腐蚀产物为研究对象,在升温速率5 K/min、10 K/min、20K/min与氧气环境下进行热分析实验,分析了腐蚀产物的热动力学特征,选用相关具有物理内涵的热动力学特征参数对自燃倾向性进行了综合评价。从热动力学特征与自燃倾向性评价两方面为腐蚀产物自燃的预防提供了理论基础,为预防储罐发生燃爆事故提供重要依据。结果表明:(1)不同样品的氧化分解特性有所区别但也有相似特征,均从380 K左
与传统物理脱酸、化学脱酸及混合油脱酸相比,植物油采用酶法酯化脱酸具有污染小、节能减排及脱酸彻底等优点。但脂肪酶直接用于植物油脱酸工艺中,难以实现酶的重复使用,导致油脂加工成本增加。通过将脂肪酶固定在载体上,可提高脂肪酶的稳定性,同时帮助实现脂肪酶的回收再利用。制备具有较高酶活力和稳定性的固定化脂肪酶对实现酶法酯化脱酸在油脂工业生产中的应用至关重要。本论文选择海藻酸钠、羧甲基纤维素钠(CMC)作为米
众所周知,国有企业作为推动我国社会与经济进步的关键企业,需要及时认清当前发展形势,做好企业制度的改革和完善,结合市场变化趋势和需求,提升国有企业的综合实力。同时,在国有企业中,需要深刻意识到政工工作的关键作用,明确政工工作的重要地位,强化企业内部管理力度,为实现国有企业高质量发展提供关键保障。一、现代企业制度下做好国企政工工作的重要意义对于国有企业而言,政工工作是必不可少的重要环节,也是加强
期刊
在激光技术诞生后不久,科学家就已经能够利用光学的方法获得时间宽度小于电子学控制范围的超短脉冲激光。随着研究人员在超短脉冲激光研究中不断取得实用化成果,众多相关应用逐渐走出实验室,进入到加工、测量、医疗、通信以及光记录等领域。产生超短脉冲激光的固体激光器和光纤激光器主要使用半导体激光器作为泵浦源,且经常需要多路光束同时泵浦。半导体泵浦激光器一般通过注入电流的方式进行激励,其发射激光功率大小取决于注入
针对水污染治理目标的差异化需求,构建了一套水污染治理技术适用性评估方法。评估指标体系既包括反映水污染治理目标的评估指标,又包含技术本身的性能指标;在具体评估中,先采用层次分析法(AHP)对指标体系中每项指标赋权,再采用优劣解距离法(TOPSIS)对备选技术进行综合性能评估,进而筛选出满足水污染治理目标需求的适配性推荐技术。采用该方法对某海绵城市建设和某黑臭水体治理项目进行案例应用研究,考察所构建的
紫铜具有优良的导电率、热导率和延展性等特性,广泛应用在机械、化工、电子和汽车等领域。激光焊接技术由于能量密度高、加热区域小、控制灵活等优点在铜的连接领域具有广阔前景,适合自动化和批量化焊接。紫铜由于较高的反射率和导热性,激光焊接存在难以熔合和稳定性差等问题。本文通过激光织构技术对铜表面改性,提高对红外激光的吸收率,达到提高可焊性的目的。论文研究了表面织构对激光吸收率的影响机制,总结了激光织构对铜焊
工业的发展,煤、石油等化石燃料的大量燃烧以及汽车尾气的排放,导致了严重的大气污染问题。为了对污染气体进行准确检测,人们开发了气体传感器。其中,半导体式气体传感器由于尺寸小、高灵敏度、低成本等优点受到了广泛关注。传统的基于半导体氧化物的气体传感器通常需要在加热的条件下才能工作,不但存在功耗高的缺点,而且高温工作也不利于器件的小型化、集成化。此外,在检测可燃性气体时还存在引爆气体的风险。因此,避免加热
取向6.5wt%Si钢具有高磁导率、高电阻率以及接近零的磁致伸缩系数,是理想的软磁材料。由于高硅钢具有硬脆性的特点,长期以来对6.5wt%Si钢研究侧重于优化其制备方法。而薄带连铸工艺作为一种兼具近终型成形以及亚快速凝固特点的新型生产方式,在6.5wt%Si钢的制备、抑制剂控制以及降低成本方面具有独特的优势。本论文基于双辊薄带连铸工艺,利用金相、显微硬度、EBSD、电子探针、X射线衍射以及透射电镜