[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中的錨節(jié)點(diǎn)調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710045105.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106851800B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 燕鋒;朱亞萍;沈連豐;章躍躍;夏瑋瑋;胡靜;宋鐵成
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W52/02
• 分類(lèi)號(hào): H04W52/02;H04W64/00;H04W72/12;H04W76/40
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中的錨節(jié)點(diǎn)調(diào)度方法，其特征在于，所述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)包括：SDN控制器、錨節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)；該方法包括步驟：

(1)網(wǎng)絡(luò)初始化：所述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在啟用前，初始化網(wǎng)絡(luò)中的所有錨節(jié)點(diǎn)為休眠狀態(tài)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始啟用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的各移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)廣播喚醒信息，喚醒自身通信范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)；被喚醒的錨節(jié)點(diǎn)向SDN控制器發(fā)送自身的狀態(tài)信息，狀態(tài)信息包括對(duì)應(yīng)錨節(jié)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)隙在網(wǎng)絡(luò)中的地址、初始能量、剩余能量以及與移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i之間的距離；SDN控制器接收到錨節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息后，為已被喚醒的錨節(jié)點(diǎn)建立信息表，并將接收到的錨節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息分別存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)信息表中；SDN控制器根據(jù)已經(jīng)建立的信息表生成相應(yīng)的定時(shí)器并下發(fā)給對(duì)應(yīng)的錨節(jié)點(diǎn)

(2)對(duì)于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)中的任意一個(gè)待定位的移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i，在對(duì)移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i進(jìn)行定位的過(guò)程中，錨節(jié)點(diǎn)的調(diào)度方法包括步驟：

(2-1)在每個(gè)新時(shí)隙開(kāi)始時(shí)，移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i根據(jù)自身新位置重新廣播喚醒信息給通信范圍內(nèi)的錨節(jié)點(diǎn)，收到喚醒信息的錨節(jié)點(diǎn)向SDN控制器發(fā)送自身的狀態(tài)信息；當(dāng)SDN控制器接收到錨節(jié)點(diǎn)j的狀態(tài)信息時(shí)，執(zhí)行以下步驟：

從接收到的狀態(tài)信息中提取錨節(jié)點(diǎn)j的地址，檢索已經(jīng)建立的信息表，若信息表中已存儲(chǔ)錨節(jié)點(diǎn)j的地址，則控制器將錨節(jié)點(diǎn)j的信息表中的剩余能量以及與移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i之間的距離信息更新為錨節(jié)點(diǎn)j最新?tīng)顟B(tài)信息中的對(duì)應(yīng)信息；

若錨節(jié)點(diǎn)j的地址未被存儲(chǔ)在已經(jīng)建立的信息表中，則控制器為錨節(jié)點(diǎn)j建立一個(gè)信息表并下發(fā)定時(shí)器給錨節(jié)點(diǎn)j；

(2-2)當(dāng)一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)的定時(shí)器定時(shí)完畢，該錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求信息至控制器，請(qǐng)求信息中攜帶錨節(jié)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)信息；控制器計(jì)算該錨節(jié)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻與移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i的連接度，并將計(jì)算出的連接度與預(yù)先設(shè)立的閾值進(jìn)行比較，如果小于閾值，則該錨節(jié)點(diǎn)繼續(xù)保持工作狀態(tài)；否則該錨節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)，同時(shí)，控制器將該錨節(jié)點(diǎn)信息表中的剩余能量以及與移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i之間的距離信息更新為該錨節(jié)點(diǎn)發(fā)送的請(qǐng)求信息中的相應(yīng)信息；

(3)對(duì)所述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的所有移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)分別執(zhí)行步驟(2)，直至定位結(jié)束或者網(wǎng)絡(luò)中的能量完全消耗。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中的錨節(jié)點(diǎn)調(diào)度方法，其特征在于，所述錨節(jié)點(diǎn)的地址計(jì)算方式為：

根據(jù)錨節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的位置信息，采用傳感器OpenFlow協(xié)議中的級(jí)聯(lián)屬性值編址方法進(jìn)行編碼得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中的錨節(jié)點(diǎn)調(diào)度方法，其特征在于，所述定時(shí)器的計(jì)算方法包括步驟：

(3-1)定義一個(gè)CRLB值作為衡量一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)對(duì)一個(gè)移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)定位結(jié)果貢獻(xiàn)情況的參量；CRLB值的計(jì)算表達(dá)式為：

式中，E表示取期望值；x_a表示節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)x的第a維坐標(biāo)值，是x_a的估計(jì)值；是測(cè)量值在 x狀態(tài)下的聯(lián)合概率密度函數(shù)；表示F_x的逆矩陣中第a行第a列元素的值；

(3-2)構(gòu)建參數(shù)為w_ij，用于衡量錨節(jié)點(diǎn)j對(duì)盲節(jié)點(diǎn)i定位精度的貢獻(xiàn)值；w_ij的計(jì)算表達(dá)式為：

其中，S_i表示包含所有錨節(jié)點(diǎn)和盲節(jié)點(diǎn)i的布局情況集合，S_i\j表示將錨節(jié)點(diǎn)j從網(wǎng)絡(luò)中去除后的布局情況集合，tr{}表示方陣的跡；

(3-3)根據(jù)CRLB值和w_ij計(jì)算錨節(jié)點(diǎn)j的計(jì)時(shí)器計(jì)算表達(dá)式為：

式中，α和β為兩個(gè)相關(guān)系數(shù)，α+β＝1；e_j為錨節(jié)點(diǎn)j的剩余能量，e_m為錨節(jié)點(diǎn)j在初始時(shí)刻的最大能量，τ是在范圍[0.9，1]內(nèi)的一個(gè)隨機(jī)變量，用與在各錨節(jié)點(diǎn)具有相同剩余能量的情況下區(qū)分各錨節(jié)點(diǎn)，t₀為限制調(diào)度時(shí)間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位中的錨節(jié)點(diǎn)調(diào)度方法，其特征在于，所述計(jì)算一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻與一個(gè)移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)之間的連接度的方法為：

(4-1)設(shè)盲節(jié)點(diǎn)i在時(shí)刻n可能的移動(dòng)范圍為以它在時(shí)刻(n-1)的位置為圓心、R_m為半徑的圓內(nèi)，將移動(dòng)范圍區(qū)域記為定義s表示區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)與盲節(jié)點(diǎn)i的距離，則s取值范圍為0≤s≤R_m，計(jì)算概率密度函數(shù)為

(4-2)定義表示時(shí)刻n區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)與錨節(jié)點(diǎn)j相連的概率，的計(jì)算公式為：

(4-3)定義用戶(hù)設(shè)定選取錨節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)為表示在時(shí)刻n移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i與個(gè)錨節(jié)點(diǎn)相連的事件，計(jì)算在時(shí)刻n移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i與個(gè)錨節(jié)點(diǎn)相連的事件發(fā)生的概率為：

為用戶(hù)選取的與移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i連接的錨節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)

(4-4)計(jì)算移動(dòng)盲節(jié)點(diǎn)i在時(shí)刻n的連接度為：