[發明專利]一種應用于橋梁監控的無線傳感器網絡MAC傳輸方法

有效

• 申請號: 201410175136.6
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103929799B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 任秀麗;郗遠浩
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司21207
• 代理人: 羅瑩

1.一種應用于橋梁監控的無線傳感器網絡MAC傳輸方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)在數據通信時，采用優先級分配數據；其實現步驟如下：

第一步：根據節點所攜帶傳感器類型進行數據分類，將不同的數據分為三類；帶有溫度傳感器的節點測得的溫度數據，其緊急程度較低設為L₁；帶有加速度傳感器的節點測得的橋向震動頻率數據，其優先級設為M₁；帶有位移傳感器的節點測得的橋梁關鍵點位移數據，其優先級設為H₁；生成三類數據優先級；

第二步：根據節點發送頻率，將節點分為兩類；采用一種改進的最小距離分類算法；該分類算法直接找出節點發送次數的最大值和最小值，將它們作為分類的基點；按分類周期中節點發送次數，分為高優先級H₂，低優先級設為L₂，生成了兩類頻率優先級；

第三步：結合數據類型優先級和頻率優先級，可以得到六個優先級別，即：H₁H₂，M₁H₂，H₁L₂，M₁L₂，L₁H₂，L₁L₂；將它們從高到低依次對應為P₁到P₆的六個優先級類別；

第四步：將每個節點的優先級封裝成優先級命令幀；優先級命令幀由匯聚節點在發送信標幀之后發出；

第五步：節點接到自己的優先級命令幀，則在此分類周期中使用此優先級；

(2)在信道分配時，采用信道調度算法，其主要步驟如下：

第一步：各個節點根據匯聚節點發送的優先級來判斷自己可以使用的信道集合；

第二步：節點在可使用的信道集合中隨機選擇一條信道進行通信；此次通信的雙方通過事先約定都在這條信道上通信；

第三步：若此次通信成功，則下次通信的信道仍在此集合中進行隨機選擇；并在此時來調整節點活躍周期與睡眠周期的時長，保證感知信息的實時性；

第四步：當發送數據不成功時，對數據進行重傳；重傳時對信道進行再分配；設置了一個變量α_m，α_m表示節點m的優先級P_m和其剩余能量E_left的積與重傳次數S的比值；當α_m≥1時，該節點還不夠獲得較好的信道，下次重傳時仍然在原來分配的信道集合中隨機選擇信道；當α_m＜1時，該節點可以使用狀況良好的信道，即隨機從較好的信道集合中選擇一條信道進行重傳；

第五步：如果節點在較好的信道集合重傳仍然失敗，則放棄重傳；進行下一次通信。

2.根據權利要求1所述的一種應用于橋梁監控的無線傳感器網絡MAC傳輸方法，其特征在于：動態調整節點的活躍周期與睡眠周期的時長的步驟具體為：

第一步：確定本工作周期內各個參數準確值，T_active代表活躍周期的時長，T’_active代表在下一個工作周期內的活躍周期的時長；參數M_total和M_current它們分別代表節點內存中信息隊列總容量與隊列當前剩余量；另外，在本協議中還設定兩個變量T_limit和Δt，初始時，T_limit＝0.4T_active，Δt＝0.1T_active；

第二步：找到本工作周期內，最后發生的感知事件E的時間點；

第三步：將感知事件的時間點與所設置的參數進行比較；

第四步：①如果時間點在T_limit之內的，在T_limit外沒有感知事件發生；說明感知事件發生的較早，產生的數據也較少；可在下一次的工作周期中減小活躍周期的時長以節省能量，具體調整如下式：

$T_{active}^{\′}=T_{active}-\frac{M_{current}}{M_{total}}\·T_{\lim it}$

②如果時間點在T_limit之外，而不在Δt之內則說明感知事件正好在活躍周期內，下一次工作周期不變；

③如果時間點在Δt之內，說明活躍周期可能不足；有可能會錯過一些感知事件，則需要延長在本周期及下一個工作周期的活躍周期時長；本活躍周期的時長，下一個周期的活躍周期時長及下一個周期的Δt調整如下式：

T_active＝T_active+Δt

$T_{active}^{\′}=T_{active}+(1+\frac{M_{total}-M_{current}}{M_{total}})\·\mathrm{\Δ}t$

$\mathrm{\Δ}t=\left(\frac{T_{active}-T_{\lim it}}{T_{active}}\right)\·\frac{M_{current}}{M_{total}}\·T_{\lim it}.$