[發(fā)明專利]一種多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710152498.7
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN107027137B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)錫君;刁宏志;于凡;潘曉陳;趙姍姍;范媛媛;朱亞東
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W28/02;H04W28/08;H04W84/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法，其特征在于：將若干傳感器節(jié)點非均勻地部署在二維圓形監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，將1個匯聚節(jié)點部署在該圓形監(jiān)測區(qū)域的中心，且該匯聚節(jié)點與傳感器節(jié)點以不等間距的方式共同形成多鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)；每條鏈上部署的傳感器節(jié)點數(shù)目相同，且匯聚節(jié)點與各條鏈上同層的傳感器節(jié)點的距離相等；在每條鏈上，越靠近匯聚節(jié)點，相鄰傳感器節(jié)點之間的間距就越??；每條鏈上的匯聚傳感器節(jié)點周期性采集數(shù)據(jù)，并通過多跳方式將數(shù)據(jù)傳輸至匯聚節(jié)點，鏈與鏈之間采用時分復(fù)用的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法，其特征在于：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的能耗和生命周期，確定每條鏈上部署的傳感器節(jié)點的最優(yōu)數(shù)目和相鄰傳感器節(jié)點的最優(yōu)距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法，其特征在于：通過求解目標(biāo)函數(shù)，確定每條鏈上部署的傳感器節(jié)點的最優(yōu)數(shù)目和相鄰傳感器節(jié)點的最優(yōu)距離：

max

s.t E_net(i)＝E_net(i+1)

d_i＝t_i+t_i+1，1≤i≤n-1

上式中，T為整個網(wǎng)絡(luò)的生命周期，E_init為傳感器節(jié)點的初始能量，E_net(i)為某條鏈上第i個傳感器節(jié)點的能耗，n為一條鏈上的傳感器節(jié)點數(shù)目，t_i為某條鏈上第i個傳感器節(jié)點在功率最小時的覆蓋半徑，d_i為某條鏈上第i個傳感器節(jié)點與第i+1個節(jié)點的距離，r為二維圓形監(jiān)測區(qū)域的半徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法，其特征在于：某條鏈上第i個傳感器節(jié)點的能耗：

上式中，E_tx為發(fā)送單位比特數(shù)據(jù)消耗的能量，ε_amp1＝10×10^-12J/bit，ε_amp2＝0.001×10^-12J/bit，表示d_i的β次方，β為路徑損耗常數(shù)，E_rx為接收單位比特數(shù)據(jù)消耗的能量，d為發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離，d₀為設(shè)定的臨界距離，k為發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的比特數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法，其特征在于：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通概率，確定最優(yōu)的鏈條數(shù)目。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法，其特征在于：求解最優(yōu)鏈條數(shù)目的方法如下：

設(shè)R_t＝αR_s，R_t為傳感器節(jié)點的通信半徑，R_s為傳感器節(jié)點的感知半徑，α為系數(shù)；

當(dāng)R_t≥2R_s，則整個網(wǎng)絡(luò)的全連通概率：

上式中，l為鏈條數(shù)目，n為每條鏈上的傳感器節(jié)點數(shù)目，r為二維圓形監(jiān)測區(qū)域的半徑，λ_cov為覆蓋滲流密度，

當(dāng)R_s≤R_t<2R_s，為了保證整個網(wǎng)絡(luò)的全連通，縮小傳感器節(jié)點的感知半徑R_s：

R為縮小后的傳感器節(jié)點的感知半徑；

則整個網(wǎng)絡(luò)的全連通概率：

當(dāng)鏈條數(shù)目l＝l*時，全連通概率q接近1，且繼續(xù)增大鏈條數(shù)目l時，全連通概率q趨于穩(wěn)定，則l*即為最優(yōu)鏈條數(shù)目。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述多鏈型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的優(yōu)化部署方法，其特征在于：一條鏈上的某個傳感器節(jié)點與相鄰鏈條上處于同一層的傳感器節(jié)點之間的距離大于該傳感器節(jié)點與同一條鏈上相鄰傳感器節(jié)點之間的距離。