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无线传感器网络是当今信息时代的新兴技术,具有数据采集、处理、通信等功能,被广泛应用于环境监测、军事侦察、医疗检测、工业控制等领域,是当前研究的热点领域之一。无线传感器网络本身固有的资源受限、多对一通信等特点,容易造成能量空洞,使得其生命周期缩短,能量得不到有效利用。因此,研宄无线传感器网络拓扑管理技术,对于解决能量空洞、提升网络性能具有重要的意义和价值。 本文针对能耗均衡问题,分别从传感器节点部署以及中继节点部署方面提出了解决方案,并通过仿真实验进行了验证。本文的研究工作主要包括: 1)针对同构无线传感器网络中能量空洞问题,提出了一种新的网络拓扑模型,可以保证网络在最大化覆盖的条件下,实现节点能耗均衡,延长网络生命周期。在此基础上,对于节点初始随机部署的情况,提出了一种分区节点重部署算法,通过分区移动,减少了节点移动距离,并且加快了算法收敛速度。 2)针对利用统一高斯分布进行中继节点部署时存在的能耗不均问题,提出了一种基于组高斯分布的中继节点部署策略。根据分层网络中能耗约束条件,推导出每一层所需的中继节点数量,并求解该层的高斯分布标准差,得到一组方差各不相同的高斯分布,即组高斯分布,使得网络中所有节点达到能耗均衡。 3)针对无线传感器网络中利用可移动中继节点进行数据收集的问题,提出了一种分区的可移动中继节点数据收集策略。通过选择中心点来减少止点数量,并规划可移动中继节点的最优路径减少移动距离;通过分区使得网络时延满足要求的前提下,各移动中继节点的负载均衡。 最后利用NS2软件以及MATLAB对所提出方案进行比较实验,验证了本文设计方案的有效性,同时对未来研究方向进行了分析展望。