无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)作为当今信息社会发展重要的技术载体,是由大量传感器节点根据用途分布在固定的区域,以多跳或自组织两种组网方式形成的无线网络。各传感器节点间以无线通信协议为手段完成信息的交互,实现数据的采集以及信息传输的目的,是一种分布式的无线感知网络。无线传感器网络呈现范围广、动态性高、以数据为中心以及集成性高等多种特性,以计算机技术、无线通信技术以及硬件系统为基础,近年来无线传感器网络飞速发展,由对温度、湿度、压力、运动状态等基本物理量的检测发展到广泛应用于智能家居、环境监测、医疗护理以及军事作战等多个领域。在医疗护理方面,无线传感器网络的应用是由若干个传感器节点以一定的网络拓扑构成,传感器节点放置于人体的不同部位以实现不同的功能(例如脉搏、心电、血压检测),检测到信息后传感器节点与便携设备以及远程医疗中心实现数据的无线传输,实现对人体生命体征状态的监测,为被监测人员的生命提供保障。此外,传感器节点具备密集、随机分布等特点,适用于战场环境的监测,利用无线通信的手段将信息传输至指挥控制中心,在指挥中心进行数据的融合分析,最终实现战场环境的感知。农业领域方面,通过传感器网络可以监测作物生长生产状况,降低了人力、物力的使用,有效的的提高了资源利用率。此外,利用无线传感器网络可以实现路面状况的实时监测,疏通了交通,实现对环境和道路的保护。因此,对无线传感器网络在医疗护理、军事、农业、交通等各领域深入研究是急需的,摆脱传统有线通信监测距离的限制,实现对待监测区域远程监控,极大的提高了监测效率。本文的研究可广泛应用于上述多个领域,具有重要的现实意义。在无线网络中,如何延长网络生存期始终是组网时一个重要的考核指标和技术瓶颈,其中,能耗问题又成为延长网络生存期的关键技术难点,如何实现无线网络的自供能,减少传统无线网络能量不足时中断的发生成为了关键。传统无线传感器网络中传感器节点多由电池供电,网络生命周期短这一问题仍待解决。从射频信号中获取能量成为一种新型的能量获取方式,应用该技术可大大提高网络的可持续性,同时,信息与能量同传技术得以发展。现有的研究中节点间信息与能量传输方向多为一致,应用场景有限。此外,信道状况不佳时进行信息的传输,不但会造成能量浪费,系统性能无法得到保证。针对以上问题,本文研究了无线传感器网络中传感器节点的能量累积和中继协作,主要思路如下:首先,构建无线网络的信息与能量双向传输系统模型,分析节点间能量收集模型和信息发送、接收模型。其次,基于信息与能量同传中时间分配协议提出能量累积算法,进行传感器节点能量的分析,对提出的协议进行理论推导和实际分析。最后,对所提出的能量累积协议进行仿真验证,对系统性能进行优化。本文主要工作如下:一、构建无线传感器网络的信息与能量双向传输系统模型,采用三节点传输模型,节点位于同一直线。基于该传输模型,研究模型中传感器节点间信息传输模型,分析信息传输时的信道模型。二、基于无线传感器网络中时间分配和功率分配两种传输协议,首先分析了无线传感器网络中能量协作通信,然后设计了新型信号接收机制,可以实现信息与能量的同时传输,最后介绍了几种能量协作通信模型。三、根据时间分配协议,提出基于双向传输模型的两种能量累积协议,对传感器节点的能量进行分析,得出系统吞吐量,采用遍历法对系统性能进行优化。四、分析本文提出能量累积协议的优越性,并分别对两个能量累积协议进行仿真验证,根据仿真结果研究两种协议所应用不同的场景,验证协议的可行性。上述的研究为解决无线传感器网络中信道不佳时造成的能量浪费提供了新的解决手段。所提出的协议有效的降低了中断概率从而提高了系统吞吐量效率,扩展了无线传感器网络的应用场景,具有极为重要的现实意义。