41、无线传感器网络能量效率与驾驶员困倦检测研究

无线传感器网络能量效率与驾驶员困倦检测研究

无线传感器网络能量效率研究

在无线传感器网络（WSN）中，聚类技术对于延长网络寿命至关重要。与LEACH方法相比，聚类技术能有效提升网络性能。LEACH算法随机选择簇头（CH），这可能降低网络性能，使部分节点更容易死亡。而HEED算法选择的最终CH能在网络中均匀分布，最小化连接成本。还有一种节能聚类方法通过将网络划分为簇来扩展WSN。为减小簇的规模，每一轮都会根据簇内传感器节点（SN）的数量选择CH。

网络模型

考虑两种不同类型的传感器网络，即异构和同构网络，其中包含N个随机分布在监测区域的SN。采用无线电能量模型进行能量耗散，并对网络及其SN有以下假设：
1. SN在通信范围内，彼此可通信，CH节点可直接与基站（BS）通信。
2. 所有节点具有异构和同构的传感、通信能力以及计算成本。
3. SN随机分布在监测区域。
4. BS可位于区域内或区域外，且具有无限能量源。
5. 同构网络中的所有SN具有相同的初始能量，而异构网络中，高级节点的能量高于中间节点。

能量消耗模型

为耗散通信能量，采用简化模型。根据发送者和接收者之间的距离，使用自由空间（$d^2$）和多径衰落（$d^4$）功率损耗信道系统。传输l位数据包经过距离d的能量模型如下：
[
E_{TX}(k, d) =
\begin{cases}
E_{elec} \cdot k + 2f \cdot k \cdot d^2, & d < d_0 \
E_{elec} \cdot k + 2m \cdot k \cdot d^