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[發(fā)明專利]WSN中基于SDMA的數(shù)據(jù)采集動態(tài)拓?fù)淇刂品椒?/span>無效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201110366770.4 申請日: 2011-11-18
公開(公告)號: CN102573023A 公開(公告)日: 2012-07-11
發(fā)明(設(shè)計)人: 張帥;高丹;王臨琳;李鳳榮;林振華;夏凌楠;王曉東 申請(專利權(quán))人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所;中國科學(xué)院嘉興無線傳感網(wǎng)工程中心
主分類號: H04W52/02 分類號: H04W52/02;H04W84/18
代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219 代理人: 李儀萍
地址: 200050 *** 國省代碼: 上海;31
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: wsn 基于 sdma 數(shù)據(jù) 采集 動態(tài) 拓?fù)?/a> 控制 方法
【說明書】:

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明屬于無線傳感網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種數(shù)據(jù)采集拓?fù)浞椒ǎ唧w涉及一種WSN中基于SDMA的數(shù)據(jù)采集動態(tài)拓?fù)淇刂品椒ā?/p>

背景技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless?Sensor?Network,WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成,通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息,并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。無線傳感器網(wǎng)對移動性的支持一直是一個研究熱點。按照移動點的數(shù)目不同,移動性可分為:1)節(jié)點全移動:這個有些類似于Adhoc網(wǎng)絡(luò),但此處的移動僅是為了滿足傳感網(wǎng)中的某些目標(biāo),網(wǎng)絡(luò)最終要趨向靜止?fàn)顟B(tài),所以與Adhoc網(wǎng)有很大的不同,一個合適的例子是:全移動網(wǎng)絡(luò)場景下,移動節(jié)點的布設(shè)需滿足覆蓋率和連通度要求;2)部分節(jié)點移動:數(shù)目大于1的節(jié)點根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行移動,如移動節(jié)點輔助提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和連通性、傳感器節(jié)點的二次重布設(shè)等;3)單節(jié)點移動:單節(jié)點根據(jù)特定的任務(wù)目標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)中移動,如移動節(jié)點輔助網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的自定位、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對移動節(jié)點的導(dǎo)航輔助、移動Sink自適應(yīng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)采集等。

對于存在移動節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌苿有耘c網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞年P(guān)系可以歸結(jié)成拓?fù)錄Q定移動、移動決定拓?fù)溥@兩類情形。

1)拓?fù)錄Q定移動:這種情況下,往往對應(yīng)集中式的拓?fù)錁?gòu)建方式,事先構(gòu)建的拓?fù)涫亲罱K獲得的局部拓?fù)涞募稀M負(fù)錁?gòu)建的過程中,就需要對移動Sink的移動路徑進(jìn)行規(guī)劃,明確移動Sink在各個時間點的位置,及在該位置上對應(yīng)的局部拓?fù)洹?/p>

2)移動決定拓?fù)洌哼@種情況下,往往對應(yīng)的是突發(fā)情形的拓?fù)錁?gòu)建。此時的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是事件驅(qū)動型的網(wǎng)絡(luò),或是完全隨機型的網(wǎng)絡(luò)。局部拓?fù)涞臉?gòu)建應(yīng)該是由移動Sink隨機發(fā)起,移動Sink利用組建的網(wǎng)絡(luò)完成目標(biāo)點跟蹤或是數(shù)據(jù)采集等任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點,本發(fā)明的目的在于提供一種WSN中基于SDMA的數(shù)據(jù)采集動態(tài)拓?fù)淇刂品椒ǎ摲椒梢跃饩W(wǎng)絡(luò)能耗,提高網(wǎng)絡(luò)壽命。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的,本發(fā)明提供一種WSN中基于SDMA的數(shù)據(jù)采集動態(tài)拓?fù)淇刂品椒ā?/p>

一種WSN中基于SDMA的數(shù)據(jù)采集動態(tài)拓?fù)淇刂品椒ǎǎ?/p>

步驟一:網(wǎng)絡(luò)初始化階段,移動Sink到網(wǎng)絡(luò)中預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)上載點進(jìn)行信道測試,確定網(wǎng)絡(luò)中具有兼容關(guān)系的傳感器節(jié)點對,稱為兼容節(jié)點對;

步驟二:每個兼容節(jié)點對根據(jù)最小能耗最多配對準(zhǔn)則對應(yīng)一個數(shù)據(jù)上載點;移動Sink計算獲得全局網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)上載點與兼容節(jié)點對的對應(yīng)關(guān)系;

步驟三:根據(jù)最佳配對準(zhǔn)則確定各兼容節(jié)點對的權(quán)值,并利用最大加權(quán)配對算法篩選出具備最大生存期的兼容節(jié)點對集合,所述集合中的兼容節(jié)點對即為匹配節(jié)點對;

步驟四:當(dāng)與匹配節(jié)點對對應(yīng)的數(shù)據(jù)上載點間的最短距離小于移動Sink的通信半徑時,拆散其中距離較大的匹配節(jié)點對;

步驟五:采用最短路徑最大覆蓋樹的方法找出能遍歷所有與最終獲得的匹配節(jié)點對和獨立節(jié)點對應(yīng)的數(shù)據(jù)上載點的集合,并確立訪問所述集合的最短路徑方案;

步驟六:移動Sink根據(jù)所述最短路徑方案訪問所述集合中的數(shù)據(jù)上載點,并在所訪問的數(shù)據(jù)上載點處發(fā)布對應(yīng)的匹配節(jié)點對信息,完成數(shù)據(jù)采集和對應(yīng)動態(tài)拓?fù)涞臉?gòu)建;

步驟七:若移動Sink完成全部傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)采集后仍未達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計使用壽命,或網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點存活比例大于預(yù)設(shè)比例,則返回繼續(xù)執(zhí)行步驟六;否則,停止數(shù)據(jù)采集。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案,步驟一中,所述信道測試的具體實現(xiàn)過程為:

1)傳感器節(jié)點通過接收移動Sink發(fā)送的探針消息,確定自身的發(fā)射功率,并對探針消息進(jìn)行回復(fù);

2)移動Sink通過回復(fù)的探針消息確定傳感器節(jié)點的信道參數(shù)及其與鄰居傳感器節(jié)點的兼容關(guān)系,并實時告知該傳感器節(jié)點。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案,步驟二中,距離兼容節(jié)點對的中心最近的數(shù)據(jù)上載點即為該兼容節(jié)點對的最小能耗上傳點。

作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方案,步驟三中,兼容節(jié)點對的權(quán)值計算函數(shù)為:

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說明:

1、專利原文基于中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利說明書;

2、支持發(fā)明專利 、實用新型專利、外觀設(shè)計專利(升級中);

3、專利數(shù)據(jù)每周兩次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、內(nèi)容包括專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖流程工藝圖技術(shù)構(gòu)造圖

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