[發明專利]一種適用于非接觸式充電WSN網絡的分簇路由的方法

有效

• 申請號: 201410587429.5
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104469878B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 何月順
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/16;H04W84/18
• 代理公司: 南昌卓爾精誠專利代理事務所(普通合伙) 36133
• 代理人: 賀楠

本發明公開了一種適用于非接觸式充電WSN網絡的分簇路由的方法，包括：非接觸式充電WSN網絡部署階段、建立充電分簇、建立通信分簇、構造充電節點序列、啟動充電模式、完成充電模式和恢復運行模式七個階段。本發明簡單、容易實現，根據非接觸式充電類型無線傳感器網絡實際情況設計分簇路由方法，適用于給傳感器網絡節點進行電能的補充。本發明使用充電序列中的節點由低能耗通電模式轉換為充電模式下進行充電，保證充電序列的充電電壓與節省能耗。本方法設計分簇在邏輯上分為充電分簇和通信分簇，能夠有效避免干擾對充電序列外正常低能耗通信狀態節點的通信，并且保證了全網的節點都能工作在能量閾值之上。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，具體是一種適用于非接觸式充電WSN網絡的分簇路由的方法。

背景技術

傳統無線傳感器網絡中的節點的電能是有限的，在其電能耗盡時補充電能不易再次充電，只能通過各種節能算法盡量減小能量的耗損，能量耗盡時該節點即報廢，嚴重影響了整個WSN網絡的使用效果與生命周期。

隨著非接觸式充電技術，又稱作無線充電或感應充電的趨近成熟的應用，將該技術應用于無線傳感器網絡中可以有效地解決其各個節點的電能補充問題。非接觸式充電技術通過微波、磁共振和電磁感應三種方式進行能量傳輸，是一種已經趨近成熟的無線能量傳輸技術。非接觸式可充電無線傳感器節點通過節點加上耦合磁共振或者諧振電路模塊實現非接觸式充電。為了要在這種非接觸式充電型的WSN即Wireless Sensor Network無線傳感器網絡中及時有效的對各節點的電能進行補充。在不影響WSN的正常使用以及避免節點在電池耗盡后來不及充電而報廢的前提下，提出一種WSN充電狀態與正常狀態時切換的網絡分簇路由方法是很有必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方法簡單、容易實現的適用于非接觸式充電WSN網絡的分簇路由的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種適用于非接觸式充電WSN網絡的分簇路由的方法，包括：非接觸式充電WSN網絡部署階段、建立充電分簇、建立通信分簇、構造充電節點序列、啟動充電模式、完成充電模式和恢復運行模式七個階段；具體步驟為：

1)非接觸式充電WSN網絡部署階段

WSN部署后，匯聚節點廣播初始化信息，各節點廣播初始化信息并且確立路由表信息，將各節點相對位置及電量信息發送回匯聚節點；

2)建立充電分簇

節點加入哪一個簇區首先取決于物理的相對位置，第一級簇頭由該簇區內距離匯聚節點的相對位置較近的節點擔任；首先根據物理的相對位置劃分多個為節點數量相等的簇區，設一個簇區內有n個節點，第i個簇頭CH_i的選取依據為節點N_i距離其他節點的物理相對位置最短；

3)建立通信分簇

正常的通信分簇采用現有成熟的HEED算法，該算法固定分簇半徑，從而減少充電分簇在切換到充電模式時對通信分簇的正常通信影響，在構建通信分簇時，選簇頭繞開充電分簇簇頭；

4)構造充電節點序列

當節點N_i的電能到達閾值時，N_i向該簇區的充電簇頭CH_i發送消息包，CH_i將自身信息加入消息包并逐級返回給下級，最終消息包被傳遞給匯聚節點；匯聚節點收到低電消息包，立刻通過消息包中的返回路徑逆序開始構造充電節點序列；

5)啟動充電模式