[發明專利]水下傳感器網絡中基于AUV位置預測的數據收集方法

有效

• 申請號: 201710590344.6
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107276684B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 朱川;龍霄漢;蔡夢穎;韓光潔;全康寧
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04W4/02;H04W4/021;H04W4/029;H04W4/06;H04W24/06;H04W40/10;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;張賞

1.水下傳感器網絡中基于AUV位置預測的數據收集方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)構建水下傳感器網絡模型，所述水下傳感器網絡模型是一個L·W·H的三維區域，網絡中包括一個sink節點，一個AUV以及多個傳感器節點，sink節點位于表層的中心位置，AUV按照預定的螺旋軌跡在網絡中運行，傳感器節點可根據定位算法得到自己的位置，傳感器節點知道網絡的參數；在網絡的三維區域內，以sink節點為原點，x軸正方向水平向右，z軸正方向垂直向下建立三維柱坐標系；

2)進行網絡初始化，具體為，sink節點將AUV的移動參數對全網進行廣播，直接收到sink節點數據的節點將自己標記為直接送達節點，直接送達節點的數據將直接轉發給sink節點，傳感器節點在收到AUV的移動參數之后通過AUV的移動參數計算自己在當前沉浮周期內是否在AUV的收集區域內，在AUV收集區域內的節點稱為網關節點，然后傳感器節點廣播一個控制包；

3)構建鄰居表，在節點需要發送信息的時候根據鄰居表貪婪地選擇下一跳的鄰居節點，在節點收到鄰居節點廣播的控制包以后，將鄰居節點ID和鄰居節點坐標記錄在鄰居表中，如果節點的能量下降到一定的閾值，則告知鄰居節點在鄰居表中將它刪除；

所述貪婪地選擇下一跳的鄰居節點是指，遍歷鄰居表中的所有鄰居節點，計算鄰居節點與上一步中計算出來的AUV的位置的距離，選擇距離最小的鄰居節點作為下一跳鄰居節點；

4)進行數據轉發，當傳感器節點有數據需要發送時，先檢查自己是否為直接送達節點，如果是，則直接將數據轉發給sink節點；如果不是直接送達節點，則檢查是否為網關節點，如果是網關節點，則等待AUV到達本節點的安全距離之內后將數據發送給AUV；如果既不是直接送達節點，又不是網關節點，則計算AUV到達本深度時AUV所處的位置，在鄰居表中選擇一個距這個位置最近的鄰居節點作為下一跳鄰居節點，然后將數據發送到該鄰居節點；鄰居節點在收到數據后繼續執行數據轉發工作；

所述安全距離計算為：

其中，d為安全距離，R為傳感器節點與AUV的通信半徑，t_safe為安全時間，ω為AUV圓周運動的角速度，ρ為AUV圓周運動的徑長；

5)調整AUV軌跡，在上浮到水面后，AUV移動一個固定的相位，由于AUV的移動參數中包括了AUV軌跡調整的時間，因此節點根據當前時間可計算出沉浮周期開始的時間，沉浮周期結束的時間和相位調整結束的時間。

2.根據權利要求1所述的水下傳感器網絡中基于AUV位置預測的數據收集方法，其特征在于，所述步驟1)中，網絡的參數包括：AUV圓周運動的角速度ω，AUV圓周運動的徑長ρ，AUV圓周運動的初始相位AUV垂直方向運動的速度v_h，AUV軌跡調整的相位AUV進行軌跡調整需要的時間t_t，節點與AUV的通信半徑R和安全時間t_safe。

3.根據權利要求1所述的水下傳感器網絡中基于AUV位置預測的數據收集方法，其特征在于，所述步驟2)中，AUV的移動參數包括：AUV圓周運動的角速度ω，AUV圓周運動的徑長ρ，AUV圓周運動的初始相位AUV垂直方向運動的速度v_h，AUV軌跡調整的相位和AUV進行軌跡調整需要的時間t_t。

4.根據權利要求1所述的水下傳感器網絡中基于AUV位置預測的數據收集方法，其特征在于，所述步驟2)中，傳感器節點廣播的控制包的內容包括AUV的移動參數，節點ID和節點坐標。