[發明專利]基于動態分簇路由算法的無線傳感器網絡數據采集方法

無效

• 申請號: 201210179087.4
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102711210A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李洋;黃才炎;劉浩威;趙云;高民;倪明選
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種適用于移動節點的基于動態分簇路由算法的無線傳感器網絡數據采集方法。該方法可以解決無線傳感器網絡中，因節點位置移動并超出無線發射距離，進而引起的節點無法發送采集數據的問題。本發明屬于無線傳感器網絡技術領域。

背景技術

無線傳感器網絡（Wireless?Sensor?Network）是一種由大量無線傳感器所組成的網絡。這種網絡并沒有固定的體系結構，也不需要基站或交換機作為中轉，因此稱為Ad?hoc網絡，即一種特殊的多跳移動無線網絡。

無線傳感器網絡常用于數據采集工作，即網絡中的節點(mote)通過傳感器采集數據，然后通過一定的算法，由單跳或者多跳的方式將數據傳送回數據處理中心。這樣的算法通常稱為無線傳感器網絡數據采集算法。

在數據采集過程中，無線傳感器網絡中的節點位置通常比較固定，在一次組網之后便可以順利進行數據采集工作。但是，由于受限于每個節點的無線傳送距離，如果節點位置發生移動，則需要重新組網才能再次進行數據采集。對于節點頻繁移動的網絡就需要有一個合適的方法進行協調，保證網絡中的節點可以在這種情況下也能將數據傳送回數據處理中心。

申請號為201110135179.8,申請日期為2011年5月24日的國內發明專利申請公開了一種無線傳感器網絡分簇路由方法。該方法首先通過對一個無線傳感器網絡區域進行網格劃分，網格在劃分完畢后即為一個固定簇，每個周期結束后在簇中選取新的節點成為簇頭節點，通過對簇頭節點到中心節點的距離來計算出簇頭節點所在簇的一個權值，通過簇之間的權值比較,簇頭節點轉發數據時便得到了一個路徑，這條路徑是由權值逐次遞減的簇構成的。該方法將分簇固定，不適合于節點位置可變的無線傳感器網絡，而本發明則無需固定節點簇頭和分簇，從而更適用于采用移動節點的無線傳感器網絡。

申請號為201010565639.6，申請日期為2010年11月30日的國內發明專利申請公開了一種基于分簇無線傳感器網絡的傳輸方法。該方法提供了下列技術方案：首先，無線傳感器網絡節點自組織形成簇，其中每個簇由簇頭節點和簇成員節點組成；其次，簇頭節點對接收到的所述簇成員節點發送的數據進行融合；再次，基站根據所述簇頭節點的位置信息將相鄰的簇頭節點分成一組；最后，每組中的簇頭節點對所述融合后的數據進行空時編碼后采用MIMO的方式傳輸給基站。該方法采用自組織來形成簇，但是沒有根據節點與匯聚節點（sink節點）之間的距離來選擇簇頭，并根據簇頭與節點的距離來形成簇，因此不能適用于節點位置可變的無線傳感器網絡，及有效地減少網絡能量消耗。不僅如此，該方法不能動態地更新分簇。

申請號為200910152525.6，申請日期為2009年9月17日的國內發明專利申請公開了一種基于分簇的無線傳感器數據高效采集方法。該方法的簇首節點固定，具有較強的數據處理能力和持續的能量供應。Sink節點、簇首節點周期性地發送信標信號，信標信號是構成整個無線傳感器網絡的骨架。簇首節點、傳感器節點根據對應的信標信號進行一系列的操作，其中時鐘周期調整機制是該算法中的關鍵支撐技術；網絡中節點采用主動同步的數據傳輸方式，旨在進行低功耗高速率的數據通信。減小各節點之間的通信干擾，保證數據傳輸的穩定性、可靠性和實時性。該方法采用了固定簇頭來分簇，而本發明采用動態選擇簇頭,從而更適用于采用移動節點的無線傳感器網絡。

本發明提出了一種新的基于動態分簇路由算法的無線傳感器網絡數據采集方法，該方法適用于無線傳感器網絡，特別是節點頻繁移動的無線傳感器網絡，可以解決因節點位置變化而引起的節點無法發送采集數據的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，如何在節點頻繁移動的情況下，為無線傳感器網絡提供一種可靠的路由算法，解決因節點位置變化而引起的節點無法發送采集數據的問題。本發明旨在通過動態分簇數據采集算法，保證無線傳感器網絡的正常運行，從而減少網絡的能量消耗。

本發明對動態無線傳感器網絡,即節點位置動態移動的網絡,提出了一種有效可靠的分簇數據采集方法。采取的技術方案如下：

本發明使用分簇的拓撲結構進行數據采集，組網后的節點按照功能分為三類，即負責將所有節點的采集數據傳輸到處理中心的固定節點sink節點；負責采集數據的collecting節點；負責將collecting節點數據轉發到sink節點的簇頭節點cluster-header節點。