[發明專利]一種協同感知能量有效的無線傳感網網絡架構

有效

• 申請號: 200810059948.9
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101237366A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 王海林;馬忠建;余磊;李磊;包晗;姜嵐;姜華;劉海濤
• 申請（專利權）人: 中科院嘉興中心微系統所分中心
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28;H04L29/08;H04L12/56
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 沈志良

技術領域

本發明涉及一種無線傳感網，特別是一種協同感知能量有效的無線傳感網(WSN)網絡架構。

背景技術

隨著傳感器技術、無線通信技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術的飛速發展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器和網絡開始大范圍出現。無線傳感器網絡能夠協作地實時檢測、跟蹤和采集網絡布設區域內的各種環境或監測對象的信息，并對這些信息進行協同、融合處理，獲得較為準確的結論，然后傳送至用戶。它在軍事、環境監測、醫療衛生、工業自動化、公共安全等方面具有廣泛的應用前景。

無線傳感網中的微型傳感器節點一般采用電池供電，這使得無線傳感器網絡的一大特點就是能量受限，而節點無線收發通信耗費的能量最多。為了延長網絡壽命首要考慮因素是提高能量效率，使節點在無需參與網絡工作或獲取傳感數據時盡量進入睡眠狀態。傳感器網絡的另一個重要特點是應用特定性，為了提高上傳數據信息熵和事件準確率，網絡節點間常需要多類型傳感器、多節點協同信息處理，并要求實現被監測區域的無縫覆蓋，因此，傳感器網絡具有節點布設密度高，節點感知信息具有冗余性等特點。

針對以上特點，無線傳感器網絡需要協同感知目標，同時要將結果以最低的開銷傳遞到sink節點。從整體上看無線傳感器網是一個數據向sink節點匯聚的網絡，而局部區域需要多個傳感器交換信息協同感知。對于數據向sink匯聚現有很多的路由協議，如平面式路由可靠性高，但是需要維護很多鄰居鏈路信息，能量耗費大，如按需路由數據量少時可以降低網絡功耗，但是延遲太大。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種協同感知能量有效的無線傳感器網絡架構。

本發明要解決的現有無線傳感網絡存在的網絡功耗大、使用生命周期短的問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：它包括以下步驟：

A、分簇，確定各節點成為簇頭或者簇成員；

B、簇頭之間形成到達sink節點的樹型拓撲，并且完成簇頭之間的同步，簇頭節點收集簇內的數據然后多跳轉發給sink節點；

C、當需要多傳感器協同感知目標時，目標附近相關節點進入協同感知狀態，并且在另一個信道上交互信息，節點之間使用以數據為中心的路由，完成目標定位和跟蹤；

該網絡架構中采用兩個信道，其一用于信息向sink節點匯聚，記為CH1，其二用于多傳感器協同感知時信息交互，記為CH2；該網絡架構中的網絡節點包括數據匯聚狀態和協同感知狀態，網絡中沒有需要協同感知的目標時，節點工作于CH1，處于數據匯聚狀態，當傳感器檢測到有目標進入，傳感器輸入超過預設門限時，節點切換到CH2，進入協同感知狀態。

本發明具有無線傳感器網絡整體數據匯聚、局部協同感知和數據融合的優點，能有效降低通信的能量消耗，同時又保證協同感知的靈活性，是一種能量有效協同感知的無線傳感器網絡架構。

附圖說明

圖1本發明分簇控制流程圖。

圖2本發明成樹和同步流程圖。

圖3本發明簇內簇間通信流程圖。

圖4本發明無目標形成的拓撲圖。

圖5本發明目標跟蹤形成的拓撲圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的說明。

如圖所示，本發明的一種協同感知能量有效的無線傳感器網絡架構，具體包括一下周期性步驟：

A、分簇，確定各節點成為簇頭或者簇成員；

B、簇頭之間形成到達sink節點的樹型拓撲，并且完成簇頭之間的同步，簇頭節點收集簇內的數據然后多跳轉發給sink節點。

C、當需要多傳感器協同感知目標時，目標附近相關節點進入協同感知狀態，并且在另一個信道上交互信息，節點之間使用以數據為中心的路由，完成目標定位和跟蹤。

作為本發明的一種優選方式，所述步驟A具體包括以下步驟：

a1、分簇開始后，各節點廣播自己的剩余能量值；