基于小波的DVS在无线传感器网络中的应用摘要：为了最大限度节约能源的使用，使无线传感器网络使用寿命延长,针对无线传感器网络的节点在运行状态提出了基于小波的动态电压调度（DVS）算法。该方法首先通过使用小波、Kalman和AR三种算法相结合对下一任务量进行预测，并根据预测结果判断处理器（使用SA??1100处理器）进入何种操作频率等级（处理器的工作电压与操作频率一一对应），使较小任务量进入较小操作频率等级的状态，从而减少了节点在周期内的能量消耗。仿真实验结果表明，该方法是有效的。??关键词：无线传感器网络；动态电压调度；小波；卡尔曼；自回归;SA??1100处理器??：TP212．5文献标志码：A：1001－3695(2007)08－0262－02无线传感器网络是计算机、通信和传感器这三项技术相结合的产物，目前成为计算机科学领域中一个活跃的研究分支。无线传感器网络通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，能源无法更换。通过有效设计来延长网络的生命周期成为国内外研究的关键之一[1]。??针对延长无线传感器网络的生命周期及传感器网络的节能，主要采用动态功率管理方法进行研究[2，3]。A.Sinha等人[2]提到过可以使用动态电压调度来解决无线传感器网络的节能，但是他没有深入研究这个工作。T.Simunic等人[4]把动态电压调度应用在小型系统（如手提电脑）上，但在传感器上还没有人真正研究过。在文献[2，4]的基础上，本文采用基于小波的动态电压调度算法，对无线传感器网络节点进行节能。??1系统模型及原理??传统的无线传感器网络节点DVS算法的原理模型如图1所示[2]。节点上的嵌入式操作系统负责调度来自不同任务队列的请求接受服务,并实时监测处理器的利用率和任务队列的长度；依据这两个参数的序列值计算负载的标称值??W；负载观测器根据当前计算出的工作量W以及在以前所计算出的工作量来设定处理器的处理速度r??，进而根据这个处理速度设定处理器的操作频率，DC/DC变换器根据处理速度来设定工作电压。??2系统处理器模型??在无线传感器网络中，不同的应用程序，传感器的节点也不尽相同，但它们的基本结构是一样的。主要包括数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电池四大部分[5]，如图2所示。在图2中，传感器节点中的CPU一般使用的是StrongARM??1100处理器。这个处理器把频率分成了十个不同的等级，每个频率等级都对应一个最小供给电压来给CPU提供电压，并使处理器消耗的能量最少。表1是StrongARM??1100处理器的十个等级频率和对应的电压[4]。??5结束语??本文通过建立无线传感器网络节点的模型，使用小波、Kalman、AR预测算法对任务量进行预测；然后根据预测后的任务量设定处理器的操作频率，并结合SA??1100处理器的性质，使用动态电压调度算法，对无线传感器节点进行节能，取得了较好的效果。??实验结果表明，这种方法可以在任务量较小的情况下，使用较小的操作频率，使消耗的能量也较低，从而极大地减少能量的使用，延长无线传感器设备的使用寿命。??参考文献：??［1］GHARAVIH,KUMARSP.Specialissuesonsensornetworksandapplications[J].ProceedingoftheIEEE，2003,91(8):1151??1153.??［2］SINHAA,CHANDRAKASANA.Dynamicpowermanagementinwirelesssensornetworks[J].IEEEDesignTestofComputers,2001,18（2）:62－74.??［3］田丰民,陈向东,张传武.无线传感器网络动态功率管理方法[J].传感器技术，2005,24(11):33－35.??［4］SIMUNICT,BENINIl,ACQUAVIVAA,??etal.??Dynamicvoltagesca?勃?lingandpowermanagementforportablesystems[C]//IEEEDesignAutomationConference.[S.l.]:IEEE,2001:524－529.??［5］温小东,李雄伟.无线传感器网络技术初探[J].无线电通信技术,2005,31(5):61－64.??［6］蒯宇静,李仁发,魏叶华.操作系统级低功耗动态电压缩放算法分析[J].微电子学与计算机，2005,22(7):178??183.??［7］张志涌.精通MATLAB6.5版[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”