[發明專利]基于數據共享的無線傳感器網絡的采樣任務調度方法

有效

• 申請號: 201410424010.8
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104270789B
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 郭得科;趙亞威;謝俊杰;滕曉強;羅來龍;周曉磊;陳濤;陳洪輝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司11403
• 代理人: 李弘

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別地，涉及一種基于數據共享的無線傳感器網絡的采樣任務調度方法。

背景技術

無線傳感網絡是由大量廉價微型的傳感器節點通過無線通信的方式組成的多跳自組織網絡。這在地震、火山預警，鐵軌故障檢測，生態保護區環境檢測等領域得到了普遍的應用。將傳感器按照一定的方式部署在美國金門大橋上，傳感器可以感知因為地震而產生的震動，通過分析采集到的震動數據有助于對地震探測和震后救災工作提供快速的信息支持；利用部署在鐵軌上的傳感器采集鐵軌震動的聲波，通過分析聲波的特點有助于檢測鐵軌是否出現故障等意外情況，有助于鐵軌維護，避免因此導致的事故；這些應用具有共同的特點，即：因為金門大橋下、火山口、鐵軌都是人跡罕至的地方，無線傳感網絡按照一定的方式部署后很難進行調整，而且系統應該具有高可用性，在完成監測任務的情況下，保持較長時間的工作狀態。這幾乎是每個無線傳感器網絡共有的特點，除此之外這些采樣的任務和傳統的離散方式的點采樣不同，它們是一種連續的區間采樣。傳統的點采樣僅僅需要傳感器采集一次數據就完成了任務，但是像利用聲波檢測鐵軌故障的應用，需要根據一段時間內分析采集的聲波才能得出結論，僅僅在某一時刻采集一次數據沒有意義。因此傳統在點采樣上取得的研究成果并不能簡單的應用到這些實際的應用中。

如果有采樣任務分配到傳感器上，傳感器就可以根據需求立即開始采樣。但是當有多個采樣任務在一定的時間內都分配到傳感器上時，傳感器如果仍然是按照“先到先服務”(First In First Service，簡稱為FIFS)的策略逐一開始采樣，那需要采樣的任務量就是這些采樣任務的簡單相加。而實際中這些采樣任務存在時間重疊區，即：在某一時間段，多個采樣任務都需要采集數據，這段內采集的數據可以被多個任務共享。那么就有可能通過優化調度的采樣策略，讓盡可能多的采樣任務在重疊區采樣。保證在完成采樣任務的前提下減少采樣的任務量。通過減少采樣的任務量可以節省傳感器的能源，提高傳感器和整個無線傳感網絡的生命周期，同時采集的數據量減少也會緩解網絡傳輸的壓力，避免因為網絡擁塞引起的數據丟失和重傳。

傳統的點采樣都是假設采樣任務可以在某一時刻由傳感器一次采樣完成。但實際上很多應用都會給每個采樣任務分配一個時間窗口，在這個時間窗口內完成采樣任務而不是精確地限制在某一時刻完成。當多個采樣任務分配到一個傳感器上時，某些采樣任務的時間窗口很有可能出現重疊。而現有技術并沒有解決在重疊的時間區的采樣任務之間存在數據共享時，優化采樣的問題。當傳感器在重疊的時間窗口中采樣時，所采集的數據未被多個采樣任務共用，從而造成不同的任務之間共享的數據量沒有達到極大值，帶來了不必要的采樣時間。

針對現有技術中在連續采樣的情況下缺乏較好的調度采樣的策略，不同的采樣任務之間共享數據量低導致采樣效率低的問題，目前尚未有有效的解決方案。

發明內容

針對現有技術中不同的采樣任務之間共享數據量低的問題，本發明的目的在于提出一種基于數據共享的無線傳感器網絡的采樣任務調度方法，能夠提高無線傳感器在不同的采樣任務之間的共享數據量，壓縮采樣時間，提高采樣效率，延長無線傳感器網絡壽命。

基于上述目的，本發明提供的技術方案如下：

根據本發明的一個方面，提供了一種基于數據共享的無線傳感器網絡的采樣任務調度方法，包括：無線傳感器網絡中的傳感器節點接收到至少兩個連續的采樣任務，獲取所有連續采樣任務的采樣信息，采樣信息包括每個連續采樣任務的開始時刻e、結束時刻b、、采樣區間的長度l、與該采樣任務的采樣區域內存在探測范圍重疊的其他傳感器，不失一般性地假設采樣任務t₁和t₂被傳感器s探測到，其中，連續的采樣任務是指傳感器持續地采樣一定時間且不能中斷的采樣任務。