[發明專利]一種無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法

有效

• 申請號: 201810353024.3
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108770028B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 魏振春;王旭;呂增威;陸陽;石雷;馬學森;徐娟;衛星;馮琳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/10;H04W40/20;H04L12/721;H04L12/715;H04W84/18
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

本發明公開一種無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法，所述無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法包括：利用虛擬蜂窩網格劃分所述傳感器網絡，每個所述虛擬蜂窩網格內的傳感器節點構成一個簇，根據虛擬蜂窩網格劃分結果計算充電設備的充電路徑；所述充電設備從服務站S出發沿著充電路徑執行充電任務，根據充電設備執行的充電任務，計算出每個虛擬蜂窩網格內的簇頭節點；根據所述傳感器節點、充電設備以及每個虛擬蜂窩網格內的簇頭節點，得到傳感器網絡中的傳感器節點之間的數據傳輸流向。本發明有效地解決了傳感器節點能量不均衡的問題，降低了數據傳輸時延的同時，延長了無線可充電傳感器網絡的工作壽命。

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡技術領域，特別是涉及一種無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSNs)是由大量傳感器節點通過無線通信的方式形成的具有一定數據處理和轉發功能的網絡。傳感器節點被部署在指定區域，通過單跳或多跳的方式自組織地形成一個通信網絡系統，該系統被廣泛運用于軍事、農業以及各種特殊或較為惡劣的物理環境中監測數據和采集信息。WSNs的應用前景非常廣泛，愈來愈受到學術界和工業界的重視。

在傳統的WSNs中，傳感器節點自身能量問題一直是網絡維持工作的一個主要瓶頸。針對該問題，前人已經提出了許多高效節能的路由算法，其中就包括分簇路由算法。分簇路由算法主要是對WSNs中的節點根據某種規則生成多個簇，簇中有簇頭節點和若干個簇內節點，簇內節點負責采集數據，簇頭節點負責收集簇內節點的數據并傳輸給固定基站。但是在傳統的WSNs中節點能量是有限的，節點能量還是會消耗殆盡。

隨著無線充電技術的發展，無線傳感器網絡中引入無線充電也得到了更多人的關注，引入無線充電技術后的無線可充電傳感器網絡(Wireless Rechargeable SensorNetworks，WRSNs)克服了節點能量有限所帶來的問題。通過移動充電設備按照某種機制來給節點進行能量補給，除了節點的硬件故障或其它非能量因素引起節點死亡外，無線傳感器網絡將會持續的工作。因為引入了移動充電設備對節點進行能量補給的機制，移動充電設備的位置和節點的剩余能量將會影響節點是否成為簇頭，是否被選為跳轉以及移動充電設備在給節點充電時節點的路由和跳轉情況，因此傳統的WSNs中的分簇路由方法不再適用于WRSNs，因此亟需在WRSNs中提出一種合理的分簇路由方法，而且現有技術中的無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法會出現傳感器節點能量不均衡、數據傳輸時延的問題。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法，用于解決現有技術中無線可充電傳感器網絡中的傳感器節點能量不均衡、數據傳輸時延的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法，所述無線可充電傳感器網絡網格分簇路由方法包括：在被監測的H×M二維區域，H為二維區域的長度，M為二維區域的寬度，設置有固定基站B、服務站S、由N個傳感器節點組成的傳感器網絡以及用于為傳感器節點進行充電的充電設備，傳感器節點用集合Π＝{s₁,...,s_i,...,s_N},1≤i≤N,i∈Z表示，其中，s_i表示第i個傳感器節點，s_N表示第N個傳感器節點，Z表示正整數；利用虛擬蜂窩網格劃分所述傳感器網絡，每個所述虛擬蜂窩網格內的傳感器節點構成一個簇，根據虛擬蜂窩網格劃分結果計算充電設備的充電路徑；所述充電設備從服務站S出發沿著充電路徑執行充電任務，根據充電設備執行的充電任務，計算出每個虛擬蜂窩網格內的簇頭節點；根據所述傳感器節點、充電設備以及每個虛擬蜂窩網格內的簇頭節點，得到傳感器網絡中的傳感器節點之間的數據傳輸流向。

作為本發明的一種優選方案，所述充電設備為移動充電設備，所述移動充電設備勻速行駛，移動速度為v，充電功率為U。