[發(fā)明專利]基于多Sink的煤礦巷道無線傳感器路由方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610056710.5
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105764112B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏旭;黎望懷;葉群;鄧優(yōu)林;楊婉青;彭元輝;羅慧華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/20;H04W84/18
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1.一種基于多Sink的煤礦巷道無線傳感器路由方法，其特征在于，在煤礦巷道內(nèi)設(shè)置有多個Sink以及多個Sensor節(jié)點，Sink與礦用交換機通信，形成煤礦巷道無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所述的Sink為匯聚節(jié)點，所述的Sensor節(jié)點為傳感器節(jié)點；

從每一個Sink的信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個Sensor節(jié)點中 按以下方法確定最終簇首，以及基于最終簇首形成通信鏈路：

步驟1：確定候選簇首；

預(yù)設(shè)閾值T，然后，每個Sensor節(jié)點在[0，1]范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生隨機數(shù)u，通過公式計算得到判定參數(shù)u₀；

式中，E_0(i)表示第i個Sensor節(jié)點的初始能量，E_cu(i)為當(dāng)前Sensor節(jié)點即節(jié)點i的剩余能量；

若u₀≤T則該節(jié)點成為候選簇首；

若u₀＞T則作為非候選簇首節(jié)點進入睡眠狀態(tài)；

步驟2：簇首競爭

(1)候選簇首發(fā)送競選信息：

每個候選簇首以競爭半徑R_ra廣播競選信息COMPETE_MSG，候選簇首V_i在競爭半徑R_ra內(nèi)的所有其他候選簇首被認為是該候選簇首的鄰居節(jié)點：

其中ω₁和ω₂表示0-1之間的調(diào)整系數(shù)，E_cu為當(dāng)前候選簇首的剩余能量，E₀為該候選簇首節(jié)點的初始能量，d_toSK為該候選簇首節(jié)點到Sink節(jié)點的距離，d_max表示所有候選簇首節(jié)點到Sink節(jié)點的最大距離，R_max表示最大簇半徑，R_max＜＝R_si，R_Si表示Sink的無線射程；

(2)每個候選簇首根據(jù)該鄰居節(jié)點表計算其競爭半徑內(nèi)所有節(jié)點的平均剩余能量E_a和到Sink節(jié)點的平均距離D_a：

公式中V_j代表候選簇首V_i半徑R_ra內(nèi)的鄰居節(jié)點，m表示鄰居節(jié)點的數(shù)量；其中，1≤i≤m，i≠j；

(3)每個候選簇首啟動定時器，定時器的定時時間t按下式計算：

公式中，k為隨機均勻分布在區(qū)間[0，1]的實數(shù)，t₀為事先約定的候選簇首競選持續(xù)時間，如果候選簇首節(jié)點在定時時間t內(nèi)未收到鄰居節(jié)點的成功競選消息SUCCESS_MSG；則表明該候選簇首競選成功，并發(fā)送成功競選消息SUCCESS_MSG給其鄰居節(jié)點，否則，表明該候選簇首競選失敗并退出競選；

步驟3：組織通信鏈路

最終簇首通過競爭選出后，之前未參與競爭的節(jié)點從睡眠狀態(tài)喚醒，最終簇首以R_ra為半徑廣播競選獲勝消息CH_ADV_MSG，普通節(jié)點選擇相鄰的多個最終簇首中通信代價最小即接收信號強度最大的最終簇首，發(fā)送加入消息JOIN_CLUSTER_MSG通知被選中的最終簇首；最后，各最終簇首依據(jù)LEACH協(xié)議的組織方式，構(gòu)建TDMA調(diào)度，并由簇成員向簇首傳輸數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Sink的煤礦巷道無線傳感器路由方法，其特征在于，步驟2中，將候選簇首V_i的鄰居節(jié)點表記為V_i.Neitab，將該鄰居節(jié)點表表示為：

V_i.Neitab＝{V_j|V_j為候選簇首，且range(V_i，V_j)＜max(V_i.R_ra，V_j.R_ra)}

其中，range(V_i，V_j)表示節(jié)點V_i節(jié)點與V_j之間的距離；V_i.R_ra表示候選簇首V_i的競爭半徑，V_j.R_ra表示候選簇首V_j的競爭半徑。