[發明專利]無線傳感器網絡自組織節點選擇方法

有效

• 申請號: 200910079762.4
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101521954A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 徐楨;張軍;陳曉華;芮立揚
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司
• 代理人: 曲 鵬

技術領域

本發明涉及一種網絡節點的選擇方法，特別是一種無線傳感器網絡自組織節點選擇方法。?

背景技術

無線通信、集成電路、傳感器以及微型機電系統等技術的飛速發展使大量生產低成本、低功耗、多功能的微型無線傳感器成為可能，這些微型無線傳感器具有無線通信、數據采集、分布式處理、協同合作等功能和特點。無線傳感器網絡就是由大量隨機分布的此類集成有傳感器、數據處理單元和通信模塊的節點通過自組織方式構成的網絡，其目的是協作地感知、采集、處理和發布覆蓋區域中的目標信息，并將這些信息通知給用戶。?

面向純方位目標跟蹤的無線傳感器網絡具有隱蔽性能好、定位精度較高、部署速度快等優點，是傳統定位跟蹤系統，特別是戰場跟蹤系統的重要補充形式，因此無線傳感器網絡移動目標跟蹤方法的研究十分重要。該研究主要解決如何充分發揮無線傳感器網絡分布式(分布式融合節點數據)和自組織(自適應選擇高性能節點組合完成任務)的特點來高效解決不確定性強(目標的個數，狀態，種類)和干擾性高(網絡節點數據處理和通信能力有限，放大了噪聲和目標之間的干擾的影響)的目標跟蹤問題。就整個網絡范圍而言，跟蹤性能與目標和各個節點的拓撲有密切的關系，在某一時刻無線傳感器網絡中各個節點對同一跟蹤目標提供的定位精度是不同的；就單個節點而言，節點的能量一般采用電池供應，能量儲備有限，不允許節點無限制地工作。因此這種無線傳感器網絡需要進行工作節點的選擇，通過在每個采樣時刻選擇定位性能最好的幾個節點來定位目標，達到既獲得較好的定位跟蹤效果，又節省網絡整體能量消耗的目的。

目前，現有技術的節點選擇方法是一種基于全局節點位置信息的選擇方法，以網絡全部節點作為備選節點，不僅采用近似遍歷的方式選擇節點組合，還要求每個節點掌握網絡中所有節點的位置信息，存在運算負擔大、存儲需求大、結構復雜、魯棒性和可擴展性不強等缺陷。?

發明內容

本發明的目的是提供一種無線傳感器網絡自組織節點選擇方法，有效解決現有基于全局節點位置信息選擇方法存在的技術缺陷。?

為了實現上述目的，本發明提供了一種無線傳感器網絡的節點選擇方法，包括：?

步驟1、在當前采樣時刻，將工作節點集合劃分為第一節點集合和第二節點集合，其中，所述工作節點集合由當前采樣時刻的工作節點組成，所述第一節點集合由工作節點集合中定位性能好的工作節點組成，所述第二節點集合由工作節點集合中第一節點集合以外的工作節點組成；?

步驟2、根據所述第二節點集合中各工作節點關于所述第一節點集合的差分收益確定工作門限；其中，節點i關于節點組合N_a的差分收益dB(i|N_a)為：dB(i|N_a)＝B(i∪N_a)-B(N_a)，式中，B(i∪N_a)為節點i與節點組合N_a形成新的節點組合后的組合收益，B(N_a)為節點組合N_a的組合收益；?

步驟3、所述工作節點集合中的各工作節點廣播跟蹤任務信息，所述跟蹤任務信息包括工作節點的位置信息、預測目標狀態向量、濾波器的協方差預測矩陣和所述工作門限；?

步驟4、空閑節點接收所述跟蹤任務信息后，根據自身的位置信息和所述跟蹤任務信息判斷是否能在下一采樣時刻加入第一節點集合，是則廣播加入決定，否則繼續保持空閑狀態；?

所述步驟3包括：?

步驟31、所述工作節點集合中每個工作節點計算其與目標預測位置之間的預測距離；?

步驟32、根據所述工作門限確定門限距離；?

步驟33、根據所述預測距離和門限距離，所述工作節點集合中的每個工作節點計算最遠距離；?

步驟34、所述工作節點集合中的每個工作節點以所述最遠距離為廣播半徑廣播跟蹤任務信息，所述跟蹤任務信息包括工作節點的位置信息、預測目標狀態向量、濾波器的協方差預測矩陣和所述工作門限。?

所述步驟1包括：?

步驟11、在當前采樣時刻，所述工作節點集合中的各工作節點測量目標；?

步驟12、各工作節點融合各自的測量結果，更新當前采樣時刻的目標狀態向量和協方差矩陣；?

步驟13、根據所述當前采樣時刻的目標狀態向量和協方差矩陣，各工作節點預測下一采樣時刻的預測目標狀態向量和濾波器的協方差預測矩陣；?