[發明專利]一種高可用無線傳感器網絡移動數據收集方法

有效

• 申請號: 201710342141.5
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107105467B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 朱川;全康寧;韓光潔;龍霄漢;卞李浩
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04L12/703;H04L12/24;H04L12/26;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種高可用無線傳感器網絡移動數據收集方法，包括：

無線傳感器網絡包括部署在網絡區域的多個移動Sink和普通傳感器節點；移動Sink和傳感器節點間松散時間同步；移動Sink沿移動軌跡移動至每個駐留點收集全網普通傳感器節點的感知數據；

移動Sink根據駐留點周圍節點的能耗信息，調整其移動軌跡；

移動Sink之間互相發送心跳包以監聽其健康狀態，當移動Sink未接收到某移動Sink發送的心跳包時，則判斷此某移動Sink發生故障，相應健康的移動Sink全網廣播調整網絡拓撲，當故障移動Sink修復完成后，此移動Sink全網廣播恢復網絡拓撲；

普通傳感器節點上傳感知數據時，計算移動Sink節點在網絡中的坐標信息，并選擇位于駐留點且距離自身最近的健康移動Sink進行數據包的路由。

2.根據權利要求1所述的一種高可用無線傳感器網絡移動數據收集方法，其特征是，多移動Sink的時鐘以Sink的SinkID中SinkID最小的移動Sink時鐘為基準時鐘，其余移動Sink均和基準時鐘保持同步，全網節點和移動Sink之間的松散時間同步。

3.根據權利要求1所述的一種高可用無線傳感器網絡移動數據收集方法，其特征是，根據駐留點周圍節點的能耗信息調整移動軌跡的具體步驟如下：

1)駐留點附近的節點還將自身的剩余能量信息E_res上傳到移動Sink；

2)移動Sink在當前數據收集周期的最后一個駐留點完成數據收集，離開駐留點前將計算節點的平均能耗ΔE；當平均能耗ΔE超過閾值ΔE_th時，此時移動Sink向全網廣播一個ADJ包，ADJ包包含移動Sink新一輪數據收集周期的起始點s_r(x_r，y_r)、新的移動軌跡長度l_r和新的移動速度v_r，該移動Sink在完成當前數據收集周期后在調整時間T_a內移動至新的起始點，并在T_a時間后開始進行新一輪的數據收集周期；如果ΔE未超過閾值ΔE_th時，移動Sink則維持上一輪的移動軌跡進行數據收集；

3)未調整軌跡的移動Sink接受到該ADJ包后，根據下式調整其移動速度：

v_i為Sink的移動速度為、l_i為移動軌跡的邊長，i代表第i個Sink節點；

4)普通節點在接收到ADJ包后，更新保存的各移動Sink相關參數。

4.根據權利要求3所述的一種高可用無線傳感器網絡移動數據收集方法，其特征是，移動Sink新的起始點位置S_r(x_r，y_r)與其原起始點位置S_o(x_o，y_o)關系為：

其中d為新起始點與原起始點間距離，新軌跡比原軌跡大則取“+”號，反之取“-”號；

對應的，新的移動軌跡長度l_r與其原移動軌跡長度l_o關系為：

新的移動速度v_r與其原移動速度v_o關系為：

5.根據權利要求3所述的一種高可用無線傳感器網絡移動數據收集方法，其特征是，平均能耗ΔE為當前數據收集周期的平均剩余能量減去上一周期的平均剩余能量，當前數據收集周期和上一周期的平均剩余能量為所有駐留點附近節點的剩余能量的平均值。

6.根據權利要求1所述的一種高可用無線傳感器網絡移動數據收集方法，其特征是，普通節點計算任意時刻移動Sink在網絡中的位置的過程為：

已知移動Sink的速度為v_i，移動Sink在駐留點處的駐留時間為T_s，在兩駐留點間移動的時間為T_t，移動Sink各自移動軌跡邊長為l_i，移動Sink因故障等原因離開網絡的次數為c，移動Sink完成一輪數據收集周期所用時間T_r＝4n(T_s+T_t)；4n為駐留點個數；

當前數據收集周期移動Sink經過的時間移動Sink在當前數據收集周期經過的駐留點數量節點根據計算所得T_c、b信息計算出各個移動Sink在網絡中的位置；

1)當0<T_c-(T_s+T_t)b≤T_t時，表示Sink節點正在移動中，此時，移動Sink經過的路程為：

[T_c-(T_s+T_t)b]v_i+bT_tv_i＝(T_c-T_sb)v_i

此時移動Sink的坐標(x_i，y_i)為：

2)當T_t<T_c-(T_s+T_t)b≤T_s+T_t且b≤4n時，表示移動Sink正在駐留點處，此時，移動Sink經過的路程為：

此時移動Sink的坐標(x_i，y_i)為：

3)當節點接收到ADJ包，b＝4，且T_t<T_c-(T_s+T_t)b≤T_a+T_t時，表示有移動Sink準備進行軌跡調整并正前往新的駐留點；

節點在計算得到各移動Sink節點的位置后，判斷移動Sink處于移動還是駐留狀態，若移動Sink在駐留點處，計算節點到移動Sink的距離，坐標為(x_j，y_j)的節點j到移動Sink(x_i，y_i)的距離為：

節點根據到各移動Sink的距離選擇最近的健康移動Sink以多跳的形式將感知數據按照最短路徑的原則進行路由；

若移動Sink正在移動，則：

1)當τ≤T_t時，節點直接把數據傳輸至Sink前往的駐留點一跳范圍的鄰居處進行等待；τ為網絡的延遲要求；

2)當τ>T_t時，節點根據τ計算出Sink在不超過τ的時間內會經過的駐留點，并分別計算出到這些駐留點的距離；節點根據計算結果選擇距離自己最近的駐留點，傳輸至該駐留點一跳范圍的鄰居處進行等待。