[發明專利]煤礦巷道的無線傳感器網絡及其分布式功率控制方法

在審

• 申請號: 201410782125.4
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104486725A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 夏旭;韓鳳英;劉玲;趙宇;譚慶龍
• 申請（專利權）人: 湖南安全技術職業學院
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/06;H04W52/04;H04W84/18
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周志中

1.一種煤礦巷道的無線傳感器網絡，其特征在于，在巷道每隔一段不超過Sink最大通信半徑的隨機距離設置一個Sink，每個Sink通過GPS或者定位機制獲得自身位置信息，每個Sink在其通信半徑內廣播功率控制消息PCM，每個Sink接收某一區域內sensor節點的監控信息，并將收集的信息傳送到巷道口的礦用通信交換機，最終傳送到地面控制中心。

2.如權利要求1所述的煤礦巷道的無線傳感器網絡的分布式功率控制方法，其特征在于，設網絡中sensor節點個數為N，Sink個數為k，分布在一個狹長的L×W矩形區域內，L、W分別為巷道長和寬，并且L＞＞W，sensor節點和Sink一旦部署完畢，位置固定；sensor節點和Sink的發射功率可控，并且根據接收信號的強度推算出節點之間的距離和接收功率大小；控制方法包括如下步驟：

步驟一，每個Sink利用定位算法獲得自身的坐標信息，然后通過廣播鄰居Sink發現握手包和PCM消息，告知鄰居Sink各自的位置信息，Sink收到握手包后，根據握手包中的Sink標識ID，由Sink?ID最小的Sink與矩形區域相應頂點的距離作為無線射程，此時，在該Sink的無線射程圓和矩形邊界有4個交點，其他的Sink在選擇合適的無線射程時，與矩形邊界也有4個交點；

步驟二，確定各Sink的通信半徑R_Si，公式為：

RSi=xSi2+ySi2i=1RSi=((xSi-xS(i-1))-RR(i-1)2-yS(i-1)2)2+ySi22≤i≤k]]>

其中，Si為第i個Sink，x_si,y_si為Si的坐標；

步驟三，計算各Sink的發射功率P_t，公式為：

其中，P_r表示節點的接收功率，P_t表示節點的發射功率，g_t和g_r表示發送天線和接收天線的增益，d表示發送節點和接收節點之間的距離，λ表示由載波頻率所決定的載波波長；

步驟四，利用Voronoi?scoping算法進行分簇獲得V_m；

步驟五，各分簇內的sensor節點和所在分簇的Sink通信。

3.如權利要求2所述的分布式功率控制方法，其特征在于，步驟二中，在每個Sink計算獲得自己的無線射程后，處于Sink?ID最大的Sink節點，假設其原始通信半徑為r_i，計算出自身與對應矩形頂點的距離Dis(r_i，vert)，并與當前的無線射程進行比較，Dis(r_i，vert)表示Sinki與對應矩形頂點vert的歐幾里得距離，即：

Dis(m,n)=(xm-xn)2+(ym-yn)2]]>

若r_i≥Dis(r_i,vert)，則將r_i作為最終通信半徑；否則，將Dis(r_i，vert)作為最終通信半徑。