[發明專利]移動元素與分簇混合的傳感器網絡數據收集方法

在審

• 申請號: 201310694345.7
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103826251A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 張若南;肖佳興
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W24/04
• 分類號: H04W24/04;H04W28/08;H04W40/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種移動元素與分簇混合的傳感器網絡數據收集方法，其特征在于包括下述步驟：

A.構建隨機無線傳感器網絡；

B.構建一個基于多動態簇頭節點自動更新的并行通信骨干數據傳輸網絡，包括以下步驟：

(B1)利用移動元素首輪輪詢補充傳感器節點：移動元素進入虛擬小方格內中心位置發出詢問信號，如接收到傳感器節點應答信號，認為虛擬小方格內有傳感器節點；否則，認為虛擬小方格內無傳感器節點，移動元素補充一枚傳感器節點到虛擬小方格的中央；

(B2)利用CSMA機制選取各虛擬小方格內的工作節點ASN：首先，在第一個時隙△T后，位于同一虛擬小方格內所有的傳感器節點將執行指數退避，其中僅有唯一的傳感器節點最終能夠競爭信道成功從而成功傳輸幀信息數據，該傳感器節點將被選為工作節點；成功傳輸的幀信息數據將被在同一及相鄰的虛擬小方格內的傳感器節點偵聽到，從而在同一虛擬小方格內其它傳感器節點將停止退避并且轉為睡眠模式以節約能量開銷；

(B3)各工作節點估計出其所處的行號和簇號：各工作節點根據GPS模塊的地理位置參數信息計算出其所處的行號i₀和簇號j₀，i0=[y0-yGPSd]j0=[x0-xGPSd],]]>其中，(x₀,y₀)=（0,0），表示感知區域頂點的坐標，(x_GPS,y_GPS)表示工作節點坐標，d表示虛擬小方格邊長；

C.收集各簇簇內數據信息，包括以下步驟：

(C1)利用時鐘功能自動更新動態簇頭元素：感知區域內位于同一列虛擬小方格中的所有傳感器工作節點將組成為一簇；每一輪數據收集過程中，位于同一行的傳感器工作節點將作為動態簇頭；在第n輪數據收集過程中，動態簇頭行號索引ic=I,if(nmodI)=0(nmodI),otherwise,]]>其中，n為移動元素收集數據輪數，I為虛擬小方格內總行數；

(C2)利用觸發機制動態簇頭不斷收集各簇簇內數據信息：感知區域內虛擬小方格的第一行和最后一行作為觸發行，觸發行內的傳感器工作節點作為觸發節點，在每一個時隙△T后的開始時刻，定時發出觸發信號同步各簇內元素，開始由觸發節點向動態簇頭元素執行感知、中繼、聚合數據信息，完成一輪監測區域數據采集任務；

D.利用移動元素反復輪詢收集動態簇頭元素所收集到的各簇簇內數據信息；對收集過程中能量較低的工作節點及時進行切換或補充，包括以下步驟：

(D1)當移動元素進入虛擬小方格內中心位置時發出詢問信號，接收傳感器節點的應答信號，如果虛擬小方格內當前工作節點能量值低于了門限值，認為該虛擬小方格內傳感器工作節點能量將要耗盡，移動元素補充一枚傳感器節點到虛擬小方格內；否則，按既定路線掃描和收集動態簇頭的數據信息；

(D2)能量值低于門限值的虛擬小方格內若存在休眠節點，則喚醒其余休眠節點重新參與CSMA機制以選出工作節點；若僅有唯一工作節點，則移動元素補充一枚工作節點到虛擬小方格內；

E.移動元素對所收集到的數據進行數據聚合后無線傳輸給基站。