第5章 拓扑控制讲课讲稿
第5章 拓扑控制
第五章 拓扑控制
3．网络生命期 网络生命期有多种定义。
一般定义：直到死亡节点的百分比低于某个阈值时的持续时间。
另一种定义：对网络的服务质量的某种度量的来定义。可以认为网络只有 在满足一定的覆盖质量、连通质量、某个或某些其他服务质量时才是存活的。
第五章 拓扑控制
5．干扰和竞争 ◆减小通信干扰、减少MAC层的竞争和延长网络的生命期基本上是一致的：
功率控制可以调节发射范围，睡眠调度可以调节工作节点的数量。
这些都能改变1跳邻居节点的个数(也就是与它竞争信道的节点数)。 ◆对于功率控制，网络无线信道竞争区域的大小与节点的发射半径r成正比， 减小r就可以减少竞争。 ◆睡眠调度也可以通过使尽可能多的节点睡眠来减小干扰和减少竞争。
◆特点：在节点分布均匀的情况下，具有较好的性能。但是，一个相对孤 立的节点会导致所有的节点使用很大的发射功率，所以在节点分布不均的情 况下，它的缺陷是明显的。 ◆Kawadia 和Kumar 提出了改进算法，但其主要缺陷是开销太大。
第五章 拓扑控制
（2）基于节点度的功率控制
◆基本思想是：给定节点度的上限和下限，每个节点动态地调整自己的发射 功率，使得节点的度数落在上限和下限之间。 ◆缺点：一般难以保证网络的连通性。 ◆具有代表性算法：柏林工业大学的Kubisch 等人提出的LMA 和LMN[26]等。
基于方向的算法需要可靠的方向信息，因而需要很好地解决到达角度问题， 节点需要配备多个有向天线，因而对传感器节点提出了较高的要求。
第五章 拓扑控制
（4）基于邻近图的功率控制
河北师大点集拓扑第五章教案
河北师大点集拓扑第五章教案一、教学内容1. 5.1节：拓扑空间的定义及基本性质。
2. 5.2节：开集、闭集、边界、内部和外部等概念。
3. 5.3节：几种特殊的拓扑空间，如离散拓扑、平凡拓扑、积拓扑等。
二、教学目标1. 理解拓扑空间的基本概念，掌握拓扑空间的基本性质。
2. 学会运用开集、闭集、边界等概念分析问题，培养空间想象力。
3. 掌握几种特殊的拓扑空间的性质，提高解决问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：拓扑空间的概念，开集、闭集、边界等概念的理解。
教学重点：拓扑空间的性质，特殊拓扑空间的性质及应用。
四、教具与学具准备1. 教具：黑板、粉笔、多媒体设备。
2. 学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 导入：通过讲解实际生活中的例子，引入拓扑空间的概念。
2. 知识讲解：（1）讲解5.1节，让学生理解拓扑空间的定义及基本性质。
（2）讲解5.2节，让学生掌握开集、闭集、边界等概念。
（3）讲解5.3节，让学生了解几种特殊的拓扑空间。
3. 例题讲解：通过讲解典型例题，巩固所学知识。
4. 随堂练习：布置相关练习题，让学生及时巩固所学知识。
六、板书设计1. 拓扑空间的定义及基本性质。
2. 开集、闭集、边界等概念。
3. 几种特殊的拓扑空间及其性质。
七、作业设计1. 作业题目：（1）证明：离散拓扑是拓扑空间。
（3）讨论：平凡拓扑与离散拓扑的关系。
2. 答案：（1）见教材习题5.11。
（2）内部：A，外部：R^2A，边界：A的边界为空集。
（3）见教材习题5.32。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对拓扑空间的概念和性质掌握程度如何？对例题和随堂练习的完成情况如何？（1）如何判断两个拓扑空间是否同构？（2）拓扑空间中的连通性、紧性等概念如何理解？（3）拓扑空间的分类及其应用。
重点和难点解析：一、教学难点与重点的关注细节1. 拓扑空间的概念理解2. 开集、闭集、边界等概念的深入理解3. 特殊拓扑空间的性质及应用4. 例题讲解和随堂练习的设计二、重点和难点解析1. 拓扑空间的概念理解拓扑空间的定义是课程的核心，需要强调它是对“开集”的抽象描述，不同于一般的度量空间。
《智能控制拓扑》课件
智能控制的应用领域
总结词
智能控制广泛应用于工业自动化、机器人、航空航天 、交通运输、医疗健康等领域。
详细描述
在工业自动化领域，智能控制能够实现生产过程的自动 化和智能化，提高生产效率和产品质量；在机器人领域 ，智能控制能够使机器人具备自主导航、目标跟踪、人 机交互等功能；在航空航天领域，智能控制能够实现飞 行器的自主导航、自主控制和自主决策；在交通运输领 域，智能控制能够实现交通流量的智能化管理和调度， 提高交通效率和安全性；在医疗健康领域，智能控制能 够实现医疗设备的智能化操作和远程医疗服务的智能化 管理。
工业的发展带来更加智能化、高效化的变革。
04
智能控制还可以通过自动化生产线和智能仓储等应用 场景，实现生产过程的智能化和柔性化，提高生产效 率和产品质量。
THANKS
感谢观看
智能控制在工业自动化领域的应用前景
工业自动化是智能控制的重要应用领域之一，随着工 业4.0和智能制造的推进，智能控制在工业自动化领域
的应用前景越来越广阔。
输标02入题
智能控制技术可以实现对工业设备的实时监测和控制 ，提高设备的运行效率和稳定性，降低能耗和减少维 护成本。
01
03
未来，随着工业互联网和边缘计算技术的发展，智能 控制在工业自动化领域的应用将更加广泛和深入，为
《智能控制拓扑》ppt课 件
CONTENTS
目录
• 智能控制概述 • 智能控制拓扑结构 • 智能控制算法 • 智能控制系统的设计与实现 • 智能控制的发展趋势与展望
CHAPTER
01
智能控制概述
智能控制的定义
总结词
智能控制是一种先进的控制方法，通过模拟人类智能行为，实现自主决策、学 习和优化的控制过程。
无线传感器网络技术概述拓扑控制60页PPT
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
半桥和全桥变换器拓扑——第五章幻灯片PPT
5.3 全桥变换器拓扑
全桥变换器最主要的 优点：其初级施加的 是幅值为±Vdc的方波 电压，而非半桥变换 器的±Vdc/2，但其开 关管承受的关断电压 却与半桥变换器一样， 等于最大输入直流电 压。
5.2 半桥变换器拓扑
1、最大导通时间、磁心尺寸和初级绕组匝数的 选择
输入电压最小或不正常工作状态时，最大导通 时间不超过0.8T/2
磁心选择〔见磁路设计〕 2假、定初最级电低流输、入输电出压功为率、〔输V入dc电/2压〕之-间1的，关最系大导通
设时效间率为为08.08％T/，2那，么在磁心种类和磁心面积的情 况电下源，输入可电通压过最法低拉时第，输定入律功计率算等出于初初级级电绕压组最数小。 值与其对中应d的B初值级为电峰流值平磁均的密乘期积望。值即的两倍。(正激变 1.2换5P器o=磁(V心dc只/2工)(I作pf在t)(磁0.8滞T/回T)线的第一象限，而
5.2 半桥变换器拓扑
工作原理
从图3.1 可见，当任何一个晶 体管导通时，另一个关断的晶 体管承受的电压只是最大直流 输入电压，而非其两倍。
首先忽略小容量阻断电容Cb，那么Np下 端可近似地看作连接到C1和C2的连接点。 假设C1、C2的容量根本相等，那么连接处 的电压近似为整流输出电压的一半，约为 168V。通常的做法是在C1、C2的两端各 并接等值放电电阻来均衡两者的电压。图 3.1中的开关Q1和Q2轮流导通半个周期。 Q1导通Q2关断时，Np的同名端〔有点端〕 电压为＋168V，Q2承受电压为336V；同 理，Q2导通Q1关断时，Q1承受电压为 336V，此时Np同名端电压为-168V。
5.1 概述
半桥和全桥开关变换器拓扑开关管的稳态关断 电压等于直流输入电压，而不是像推挽、单端正激或 交织正激拓扑那样为输入的两倍。所有桥式拓扑广泛 应用于直接电网的离线式变换器。
河北师大点集拓扑课件第五章
河北师大点集拓扑课件第五章一、教学内容本节课我们将学习《点集拓扑》教材第五章的内容，主要涉及拓扑空间的连通性及其性质。
具体包括连通性的定义、性质及其应用，本章的目的是让学生理解并掌握连通性的概念，学会判断不同拓扑空间连通性的方法。
二、教学目标1. 让学生理解并掌握连通性的定义，能够正确运用到实际问题中。
2. 培养学生运用连通性的性质分析、解决拓扑空间问题的能力。
3. 培养学生的空间想象力和逻辑思维能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：连通性的性质及其应用。
2. 教学重点：连通性的定义、判断方法。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔。
2. 学具：教材、笔记本、铅笔。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）利用多媒体课件展示一些具有连通性的实际例子，如地球表面的地图、电路图等，引导学生思考这些例子中的共同特征。
2. 理论知识讲解（10分钟）讲解连通性的定义、性质，通过例题讲解，让学生理解并掌握连通性的判断方法。
3. 例题讲解（10分钟）出示例题，引导学生运用连通性的定义和性质进行分析，讲解解题思路和步骤。
4. 随堂练习（5分钟）出示与例题相似的问题，让学生独立完成，巩固所学知识。
5. 互动讨论（5分钟）学生之间相互讨论解题思路，教师巡回指导，解答学生的疑问。
7. 作业布置（5分钟）布置课后作业，强调作业的重要性，要求学生按时完成。
六、板书设计1. 连通性的定义2. 连通性的性质3. 判断连通性的方法4. 例题及解题步骤七、作业设计1. 作业题目：（2）证明：若X是连通的，Y是连通的，则X×Y也是连通的。
2. 答案：（1）①连通；②不连通。
（2）略。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生对连通性的理解和应用方面有所提高，但在判断连通性的方法上还存在一定困难，需要在今后的教学中加强训练。
2. 拓展延伸：鼓励学生课后阅读教材相关章节，了解连通性的其他性质和应用，提高自身拓扑空间思维能力。
拓扑结构控制 ppt课件
拓扑结构控制
这两种算法都缺少严格的理论推导。通过计算机 仿真结果确定 : 这两 种算法 的收敛性和网络的连 通性是可以保证的 , 它们通过少量的局部信息达 到了一定程度的优化效果。
这两种算法对无线传感器节点的要求不高 , 不 需 要严 格的 时钟 同步。但 是算法 还存 在一些明显 不完善的地方 , 例如 , 需要进一步研究 合理的 邻 居 节点判 断条 件 , 对从邻 居节 点得到的信息是 否根据信号的强弱给予不同的权重等。
( 2) 如果节点接收 到 LifeMs g 消 息 , 发送 一个 LifeAckMsg 应 答消 息。该 消 息中 包含所应答 的 LifeMsg 消息中的节点 ID。
( 3) 每个节点在下一次发送 LifeMsg 时 , 首先检 查 已经收到 的 LifeAckM sg 消息 , 利用这些消息 统计出自己的邻居数 NodeResp。
拓扑结构控制
层 次型的 拓扑 结构具 有很 多优 点 , 例 如 , 由 簇 头 节 点 担负 数 据 融 合 的任 务 , 减 少 了数 据通信 量 ; 分 簇式的 拓 扑 结构有利于分布式算法的应用,适 合 大 规 模 部 署 的 网 络 ;由 于大部 分节 点在相 当长 的时 间内关 闭通 信模 块 , 所 以 显 著地 延 长 整 个 网络 的 生 存 时间 等。
拓扑结构控制
传感器网络中节点发射功率的控制也称功 率分配问题。节点通过设置或动态调整节 点的发射功率 , 在保证网络拓扑结构连通、 双向连通 或者多连通 的基 础上 , 使得 网络 中节点的能量消耗最小 , 延长整个网络的生 存时间。当 传感 器节 点部署 在二 维或三 维空 间中时 , 传感器网络的功率控制是一 个 NP 难 的问题 。因 此 , 一般的 解决 方 案都 是寻 找近似解法。
河北师大点集拓扑第五章教案
河北师大点集拓扑第五章教案一、教学内容本节课我们将学习《点集拓扑》第五章的内容，主要涉及教材的第810节。
详细内容包括：拓扑空间的定义及性质、拓扑空间中的开集和闭集、聚点与极限点、连续映射及其性质、紧致性及其判定定理。
二、教学目标1. 理解拓扑空间的定义，掌握其基本性质。
2. 学会判断开集、闭集、聚点、极限点，并能运用这些概念解决实际问题。
3. 掌握连续映射的定义及其性质，了解其在拓扑学中的应用。
三、教学难点与重点难点：拓扑空间的定义，开集、闭集、聚点、极限点的判断，连续映射的性质。
重点：拓扑空间的基本概念，连续映射的定义及其性质。
四、教具与学具准备1. 教具：黑板、粉笔、多媒体设备。
五、教学过程1. 导入：通过生活中的实际例子，引入拓扑空间的概念，激发学生的兴趣。
2. 讲解：详细讲解拓扑空间的定义、性质，以及相关概念如开集、闭集、聚点、极限点、连续映射等。
1）拓扑空间的定义及性质2）开集、闭集的判断方法3）聚点、极限点的定义及判断4）连续映射的定义及其性质3. 例题讲解：结合实际例题，讲解如何运用所学知识解决问题。
4. 随堂练习：设计相关习题，让学生独立完成，巩固所学内容。
六、板书设计1. 拓扑空间的定义及性质2. 开集、闭集的判断方法3. 聚点、极限点的定义及判断4. 连续映射的定义及其性质5. 例题及解答七、作业设计1. 作业题目：1）证明：任意两个开集的并集是开集。
4）证明：连续映射的复合映射仍然是连续映射。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对拓扑空间的概念及性质掌握情况，对连续映射的理解程度。
2. 拓展延伸：引导学生学习更深入的拓扑学知识，如连通性、紧致性等，提高学生的拓扑学素养。
重点和难点解析1. 拓扑空间的定义及性质2. 开集、闭集的判断方法3. 聚点、极限点的定义及判断4. 连续映射的定义及其性质一、拓扑空间的定义及性质1. 空集和全集属于这个子集族。
2. 任意个集合的并集属于这个子集族。
中科院WSN讲义-拓扑控制p6v2011
部署方式
确定性部署 随机性部署 有基础架构 无基础架构 移动/静止 节点位置 发送功率
12
网络结构
节点类型
拓扑结构核心影响因素
朱红松
2
孙利民
2010/12/3
WSN拓扑控制
WSN拓扑控制
Why 拓扑控制
在由无线传感器网络生成的网络拓扑中，可以直接通 信的两个结点之间存在一条拓扑边。如果没有拓扑控 制，所有结点都会以最大无线传输功率工作。 在这种情况下，一方面，结点有限的能量将被通信部 件快速消耗，降低了网络的生命周期。同时，网络中 每个结点的无线信号将覆盖大量其他结点，造成无线 信号冲突频繁，影响结点的无线通信质量，降低网络 的吞吐率。 另一方面，在生成的网络拓扑中将存在大量的边，从 而导致网络拓扑信息量大，路由计算复杂，浪费了宝 贵的计算资源。因此，需要研究无线传感器网络中的 拓扑控制问题。
基础结构，单跳网络 覆盖区域（通信距离） 发送功率（标准要求） 通信频率（部署要求） 无线干扰
传统的蜂窝式网络由宏蜂窝小区 (macrocell)构成，覆盖半径大，多 为1km～25km；基站的发射功率较 强，一般在10W以上；天线也做得 较高； 微蜂窝小区(microcell) 覆盖半径大 约为30m～300m；发射功率较小， 一般在1W以下；基站天线置于相对 低的地方，如屋顶下方，高于地面 5m～10m； 微微蜂窝小区(picocell) 是微蜂窝的 一种，覆盖半径一般只有10m～30m； 基站发射功率更小，大约在几十毫 瓦左右；其天线一般装于建筑物内 业务集中地点。
第5章 拓扑控制
第五章 拓扑控制
2．连通 传感器网络一般是大规模的，所以传感器节点感知到的数据一般要以多跳 的方式传送到汇聚节点。这就要求拓扑控制必须保证网络的连通性。如果至 少要去掉k个传感器节点才能使网络不连通，就称网络是k-连通的，或者称网 络的连通度为k。拓扑控制一般要保证网络是连通(1-连通)的。有些应用可能 要求网络配置到指定的连通度。像渐近覆盖一样，有时也讨论渐近意义下的 连通，亦即当部署区域趋于无穷大时，网络连通的可能性趋于1。功率控制 和睡眠调度都必须保证网络的连通性，这是拓扑控制的基本要求。 3．网络生命期 网络生命期有多种定义。一般将网络生命期定义为直到死亡节点的百分比 低于某个阈值时的持续时间[17]。也可以通过对网络的服务质量的度量来定 义网络的生命期[18]，可以认为网络只有在满足一定的覆盖质量、连通质量、 某个或某些其他服务质量时才是存活的。功率控制和睡眠调度是延长网络生 命期的十分有效的技术。最大限度地延长网络的生命期是一个十分复杂的问 题，它一直是拓扑控制研究的主要目标。
第五章 拓扑控制
（3）静态节点、可控部署：节点通过人或机器人部署到固定的位置。拓 扑控制主要是通过控制节点的位置来实现的，功率控制和睡眠调度虽然可以 使用，但已经是次要的了。
（4）动态节点、可控部署：在这类网络中，移动节点能够相互定位。拓 扑控制机制融入到移动和定位策略中。因为移动是主要的能量消耗，所以节 点间的能量高效通信不再是首要问题。因为移动节点的部署不太可能是密集 的，所以睡眠调度也不重要。
第五章 拓扑控制
因为讨论完全覆盖一个目标区域往往是困难的，所以有时也研究部分覆盖， 包括部分的1-覆盖和部分的k-覆盖。而且有时也讨论渐近覆盖，所谓渐近覆 盖是指，当网络中的节点数趋于无穷大时，完全覆盖目标区域的概率趋于1。 对于已部署的静态网络，覆盖控制主要是通过睡眠调度实现的。Voronoi图是 常用的覆盖分析工具。对于动态网络，可以利用节点的移动能力，在初始随 机部署后，根据网络覆盖的要求实现节点的重部署。虚拟势场方法是一种重 要的重部署方法。覆盖控制是拓扑控制的基本问题。
河北师大点集拓扑课件第五章
河北师大点集拓扑课件第五章教学内容：1. 集合的基本概念：集合的定义，集合的元素，集合的表示方法，集合的运算（并、交、补）。
2. 映射的基本概念：映射的定义，映射的性质，映射的表示方法，映射的反射和象。
3. 拓扑空间的基本概念：拓扑空间的定义，拓扑空间的基本性质，拓扑空间的表示方法，拓扑空间的例子（欧几里得空间、度量空间、拓扑向量空间）。
教学目标：1. 理解并掌握集合的基本概念和运算，能够运用集合的知识解决实际问题。
2. 理解并掌握映射的基本概念和性质，能够运用映射的知识解决实际问题。
3. 理解并掌握拓扑空间的基本概念和性质，能够运用拓扑空间的知识解决实际问题。
教学难点与重点：重点：集合的基本概念和运算，映射的基本概念和性质，拓扑空间的基本概念和性质。
难点：映射的反射和象的概念，拓扑空间的基本性质。
教具与学具准备：教具：黑板、粉笔、多媒体课件。
学具：笔记本、笔、课本。
教学过程：1. 引入：通过讲解集合的基本概念和运算，让学生理解集合的概念和作用。
2. 讲解映射的基本概念和性质，通过实例让学生理解映射的概念和性质。
3. 讲解拓扑空间的基本概念和性质，通过实例让学生理解拓扑空间的概念和性质。
4. 练习：通过课堂练习，让学生巩固所学的知识，提高解题能力。
板书设计：1. 集合的基本概念和运算。
2. 映射的基本概念和性质。
3. 拓扑空间的基本概念和性质。
作业设计：1. 定义集合的基本概念，并给出例子。
答案：集合是由一些确定的元素构成的整体，元素的性质和相互关系是唯一的。
例如，全体自然数构成的集合N={1,2,3,4,5,…}。
2. 定义映射的基本概念，并给出例子。
答案：映射是一种从集合A到集合B的规则，对于集合A中的每一个元素，都有一个唯一的元素与之对应于集合B中。
例如，函数f(x)=x²，定义域是全体实数R，值域是非负实数R²。
3. 定义拓扑空间的基本概念，并给出例子。
答案：拓扑空间是一种具有拓扑结构的集合，拓扑结构是由开集构成的。
河北师大点集拓扑第五章教案
河北师大点集拓扑第五章教案一、教学内容1. 度量空间的基本概念（5.1节）2. 完备度量空间（5.2节）3. 紧致性（5.3节）4. 连通性（5.4节）5. 边界与内部（5.5节）二、教学目标1. 理解并掌握度量空间的基本概念，能够运用度量空间的相关知识分析问题。
2. 掌握完备度量空间的特点，能够判断一个度量空间是否为完备的。
3. 了解紧致性、连通性的概念，能够运用这些性质分析拓扑空间的结构。
三、教学难点与重点1. 教学难点：紧致性与连通性的判定，以及边界与内部的概念。
2. 教学重点：度量空间的基本概念，完备度量空间，以及拓扑空间的基本性质。
四、教具与学具准备1. 教具：黑板、粉笔、多媒体设备。
2. 学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 导入：通过引入实践情景，让学生了解拓扑空间在实际中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 新课导入：讲解度量空间的基本概念，包括距离、开集等，并给出相关例题。
3. 课堂讲解：（1）阐述完备度量空间的概念，并通过例题讲解，让学生掌握完备度量空间的判定方法。
（2）介绍紧致性、连通性的定义，以及它们在拓扑空间中的应用。
（3）讲解边界与内部的概念，并给出具体例题。
4. 随堂练习：针对每个知识点，设计相应的练习题，让学生在课堂上及时巩固所学知识。
六、板书设计1. 度量空间的基本概念2. 完备度量空间3. 紧致性4. 连通性5. 边界与内部七、作业设计1. 作业题目：（1）证明：完备度量空间中的Cauchy序列必定收敛。
（3）证明：连通空间的任意两个开集的交集是连通的。
2. 答案：见附录。
八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生对度量空间的基本概念、完备度量空间、紧致性、连通性以及边界与内部的理解程度。
2. 拓展延伸：引导学生学习更深入的拓扑学知识，如拓扑空间的同伦、同调等概念。
同时，鼓励学生参加数学竞赛，提高自己的综合素质。
重点和难点解析：1. 教学难点：紧致性与连通性的判定，以及边界与内部的概念。
无线传感器网络技术概述拓扑控制课件-PPT
发送
Pt
d
Gt Gr
接收
Pr
基于邻居的拓扑控制算法
基于节点度数（邻居）的算法 LMA、LMN、LINT、LILT
LMA(local mean algorithm)--本地平均算法 给定节点度的上限和下限,动态地调整节点发射功率,使节点的度数始终
维持在度数的上限和下限之间.这种算法利用局部信息来调整相邻节点的 连通性,从而在保证网络连通的同时使得节点间的链路具有一定的冗余性 和扩展性。
2、尽可能让多的节点进行休眠，降低功耗； 3、数据融合，减少分组的冗余。
拓扑控制的表现
1、网络寿命：尽量降低网络能耗，延长网络生存周 期；
2、减小节点通信负载，提高通信效率：传感器节点 分布密度一般比较大，通过拓扑控制技术中的功率控 制技术可以通过选择节点的发射功率合理调整节点的 通信范围，使得节点在连通性与覆盖性得到一个平衡 点。
第三步 确定邻居节点后，将发射半径调整到最远邻居节点的距离，进
一步通过对拓扑图的边进行增删，使网络达到双向连通。
2024年河北师大点集拓扑课件第五章
2024年河北师大点集拓扑课件第五章一、教学内容1. 5.1节：拓扑空间的定义与基本性质2. 5.2节：开集、闭集、边界与内部3. 5.3节：极限与连续性4. 5.4节：连通性与紧性二、教学目标1. 理解拓扑空间的基本概念，掌握拓扑的性质与分类。
2. 学会运用极限与连续性分析点集拓扑问题。
3. 掌握连通性与紧性的定义，并能运用到实际问题中。
三、教学难点与重点1. 教学难点：拓扑空间的抽象概念、连通性与紧性的理解。
2. 教学重点：拓扑空间的定义与性质、极限与连续性、连通性与紧性的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体教学设备、黑板、粉笔。
2. 学具：教材、笔记本、文具。
五、教学过程1. 导入：通过实际问题，引导学生思考拓扑空间的概念。
2. 新课导入：讲解拓扑空间的定义与性质，让学生了解拓扑的基本概念。
3. 例题讲解：结合教材，讲解极限与连续性的相关例题。
4. 随堂练习：让学生运用所学知识，解决实际问题。
5. 知识拓展：介绍连通性与紧性的定义及其在实际问题中的应用。
六、板书设计1. 拓扑空间的定义与性质2. 开集、闭集、边界与内部3. 极限与连续性4. 连通性与紧性七、作业设计1. 作业题目：（1）证明：任意两个开集的交集是开集。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课学生对拓扑空间的概念掌握程度较好，但在解决具体问题时，还需加强练习。
2. 拓展延伸：引导学生了解更多拓扑空间的性质，如度量空间、赋范线性空间等，为后续课程打下基础。
重点和难点解析1. 教学难点与重点的识别；2. 教学过程中的例题讲解；3. 作业设计中的题目难度与答案的详细程度；4. 课后反思与拓展延伸的实际应用。
一、教学难点与重点的识别（1）拓扑空间的抽象概念：拓扑空间的概念是点集拓扑的基石，理解这一概念需要学生具备较强的抽象思维能力。
在教学中，应通过具体的实例和图形，帮助学生将抽象的拓扑空间概念具体化，使其理解开集、闭集等基本概念。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（2）动态节点、不可控部署：这样的系统称为移动自组织网络(mobile ad hoc network，简称MANET)。其挑战是无论独立自治的节点如何运动，都要 保证网络的正常运转。功率控制是主要的拓扑控制技术。
第五章 拓扑控制
6．网络延迟 当网络负载较高时，低发射功率会带来较小的端到端延迟；而在低负载情 况下，低发射功率会带来较大的端到端延迟[21]。对于这一点，一个直观的 解释是：当网络负载较低时，高发射功率减少了源节点到目的节点的跳数， 所以降低了端到端的延迟；当网络负载较高时，节点对信道的竞争是激烈的， 低发射功率由于缓解了竞争而减小了网络延迟。这是功率控制和网络延迟之 间的大致关系。 7．拓扑性质 事实上，对于网络拓扑的优劣，很难直接根据拓扑控制的终极目标给出定 量的度量。因此，在设计拓扑控制(特别是功率控制)方案时，往往退而追求 良好的拓扑性质。除了连通性之外，对称性、平面性、稀疏性、节点度的有 界性、有限伸展性(spanner property)等，都是希望具有的性质[22]。 此外，拓扑控制还要考虑诸如负载均衡、简单性、可靠性、可扩展性等其 他方面。拓扑控制的各种设计目标之间有着错综复杂的关系。对这些关系的 研究也是拓扑控制研究的重要内容。
第五章 拓扑控制
4．吞吐能力 设目标区域是一个凸区域，每个节点的吞吐率为λbits/s，在理想情况下， 则有下面的关系式[19]：
其中，A是目标区域的面积1，6A2W WL是n1rb节its/点s 的最高传输速率，π是圆周率，Δ是 大于0的常数，L是源节点到目的节点的平均距离，n是节点数，r是理想球状 无线电发射模型的发射半径。
Байду номын сангаас 第五章 拓扑控制
目前，拓扑控制研究已经形成功率控制和睡眠调度两个主流研究方向[14]。 所谓功率控制，就是为传感器节点选择合适的发射功率；所谓睡眠调度，就 是控制传感器节点在工作状态和睡眠状态之间的转换。传感器网络拓扑可以 根据节点的可移动与否(动态的或静态的)和部署的可控与否(可控的或不可控 的)分为如下4类：
第五章 拓扑控制
5.1 概述 WSN一般具有大规模、自组织、随机部署、环境复杂、传感器节点资源有 限、网络拓扑经常发生变化的特点[1]。这些特点使拓扑控制成为挑战性研究 课题。同时，这些特点也决定了拓扑控制在WSN研究中的重要性，其主要表 现在以下几个方面： （1）拓扑控制是一种重要的节能技术； （2）拓扑控制保证覆盖质量和连通质量； （3）拓扑控制能够降低通信干扰、提高MAC(media access control)协议 和路由协议的效率、为数据融合提供拓扑基础； （4）拓扑控制能够提高网络的可靠性、可扩展性等其他性能。总之，拓 扑控制对网络性能具有重大的影响，因而对它的研究具有十分重要的意义
由此可以看出，通过功率控制减小发射半径和通过睡眠调度减小工作网络 的规模，在节省能量的同时，可以在一定程度上提高网络的吞吐能力。
5．干扰和竞争 减小通信干扰、减少MAC层的竞争和延长网络的生命期基本上是一致的。 功率控制可以调节发射范围，睡眠调度可以调节工作节点的数量。这些都能 改变1跳邻居节点的个数(也就是与它竞争信道的节点数)。事实上，对于功率 控制，网络无线信道竞争区域的大小与节点的发射半径r成正比[20]，所以减 小r就可以减少竞争。睡眠调度显然也可以通过使尽可能多的节点睡眠来减小 干扰和减少竞争。
第五章 拓扑控制
（3）静态节点、可控部署：节点通过人或机器人部署到固定的位置。拓 扑控制主要是通过控制节点的位置来实现的，功率控制和睡眠调度虽然可以 使用，但已经是次要的了。
（4）动态节点、可控部署：在这类网络中，移动节点能够相互定位。拓 扑控制机制融入到移动和定位策略中。因为移动是主要的能量消耗，所以节 点间的能量高效通信不再是首要问题。因为移动节点的部署不太可能是密集 的，所以睡眠调度也不重要。
第五章 拓扑控制
因为讨论完全覆盖一个目标区域往往是困难的，所以有时也研究部分覆盖， 包括部分的1-覆盖和部分的k-覆盖。而且有时也讨论渐近覆盖，所谓渐近覆 盖是指，当网络中的节点数趋于无穷大时，完全覆盖目标区域的概率趋于1。 对于已部署的静态网络，覆盖控制主要是通过睡眠调度实现的。Voronoi图是 常用的覆盖分析工具。对于动态网络，可以利用节点的移动能力，在初始随 机部署后，根据网络覆盖的要求实现节点的重部署。虚拟势场方法是一种重 要的重部署方法。覆盖控制是拓扑控制的基本问题。
第五章 拓扑控制
2．连通 传感器网络一般是大规模的，所以传感器节点感知到的数据一般要以多跳 的方式传送到汇聚节点。这就要求拓扑控制必须保证网络的连通性。如果至 少要去掉k个传感器节点才能使网络不连通，就称网络是k-连通的，或者称网 络的连通度为k。拓扑控制一般要保证网络是连通(1-连通)的。有些应用可能 要求网络配置到指定的连通度。像渐近覆盖一样，有时也讨论渐近意义下的 连通，亦即当部署区域趋于无穷大时，网络连通的可能性趋于1。功率控制 和睡眠调度都必须保证网络的连通性，这是拓扑控制的基本要求。 3．网络生命期 网络生命期有多种定义。一般将网络生命期定义为直到死亡节点的百分比 低于某个阈值时的持续时间[17]。也可以通过对网络的服务质量的度量来定 义网络的生命期[18]，可以认为网络只有在满足一定的覆盖质量、连通质量、 某个或某些其他服务质量时才是存活的。功率控制和睡眠调度是延长网络生 命期的十分有效的技术。最大限度地延长网络的生命期是一个十分复杂的问 题，它一直是拓扑控制研究的主要目标。
第五章 拓扑控制
5.2 拓扑控制设计目标与研究现状 5.2.1 拓扑控制的设计目标 1．覆盖 覆盖可以看成是对传感器网络服务质量的度量。在覆盖问题中，最重要的 因素是网络对物理世界的感知能力[15]。覆盖问题可以分为区域覆盖、点覆 盖和栅栏覆盖(barrier coverage) [16]。其中，区域覆盖研究对目标区域的覆 盖(监测)问题；点覆盖研究对一些离散的目标点的覆盖问题；栅栏覆盖研究 运动物体穿越网络部署区域被发现的概率问题。相对而言，对区域覆盖的研 究较多。如果目标区域中的任何一点都被k个传感器节点监测，就称网络是k覆盖的，或者称网络的覆盖度为k。一般要求目标区域的每一个点至少被一个 节点监测，即1-覆盖。