[發明專利]一種無線傳感器網絡系統

有效

• 申請號: 201910084121.1
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109699091B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 張玲華;徐阿龍
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04L1/00;H04L12/24;H04W40/02;H04W40/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

1.一種無線傳感器網絡系統，其特征在于，包括節點選取裝置和多個傳感器節點；節點選取裝置分別與所述多個傳感器節點耦接；

所述節點選取裝置，適于從無線傳感器網絡中的傳感器節點中的潛在編碼節點中選取部分節點作為編碼節點，具體包括：將無線傳感器網絡轉換為有向圖網絡，并采用圖分解算法將所述有向圖網絡進行分解；基于分解后的有向圖網絡構建對應的網絡編碼資源優化數學模型，并求解所述網絡編碼資源優化數學模型的最優解，得到所選取的編碼節點；其中，所構建的所述網絡編碼資源優化數學模型為：且：其中，Φ(G_NCM)表示分解后的有向圖網絡的編碼邊的數量，Min(.)表示求解最小值，ξ_ij表示分解后的有向圖網絡中第i個潛在編碼節點的第j條輸出邊，當第i個潛在編碼節點的第j條輸出邊執行編碼操作，則設置ξ_ij＝1，反之，則設置ξ_ij＝0；R(s，t_k)表示源傳感器節點s到目的傳感器節點t_k的可達多播速率，O_i表示第i個潛在編碼節點的出射邊的數量，p_i(s，t_k)表示在分解后的有向圖網絡中源傳感器節點s到目的傳感器節點t_k的第i條路徑，γ_i(s，t_k)＝{e|e∈p_i(s，t_k)}，表示路徑p_i(s，t_k)的所有鏈路的集合；訴搜狐求解所述網絡編碼資源優化數學模型的最優解包括：初始化染色體群，得到對應的初始染色體群；所述染色體群中的染色體分別對應所述網絡編碼資源優化數學模型的一個解；基于當前染色體群中染色體的當前位置，計算各個染色體的適應度值；基于計算得到的各個染色體的適應度值，對當前染色體群每個染色體的歷史最優解和染色體群的歷史最優解進行更新，得到執行當前次迭代對應的染色體群；對執行當前次迭代得到的染色體群中的染色體執行選擇、交叉和變異操作，其中，執行當前次迭代得到的染色體群中的染色體執行選擇包括：計算執行當前次迭代得到的染色體群中每個的染色體的適應度數值，構建該執行當前次迭代得到的染色體群對應的適應度數組；基于所述適應度數組紅的最大適應度數值和最小適應度數值，計算各個染色體的概率權重；基于計算得到的各個染色體的概率權重，計算得到執行當前次迭代得到的染色體群對應的累積概率分布向量；隨機生成N個介于0到1之間的隨機數并按照從小到大的順序排列，過程對應的隨機向量；對所述累積概率分布向量與所述隨機向量累積概率分布向量中對應位置的數值進行比較，并在確定所述累積概率分布向量中對應位置的數值大于所述隨機向量累積概率分布向量中對應位置的數值時，則設置X_i(t+1)＝X_i(t)；執行下一次迭代，直至迭代次數達到預設的次數閾值，輸出對應的每個染色體的歷史最優解和染色體群的歷史最優解，作為所述網絡編碼資源優化數學模型的最優解；所述潛在編碼節點為入射邊的數量大于或等于2且出射邊的數量大于或等于1的傳感器節點；

所選取的編碼節點，適于采集對應的監測數據并進行編碼后傳輸至對應的下一節點；

除所述編碼節點之外的其他傳感器節點，適于采集對應的監測數據并傳輸至對應的下一節點。

2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡系統，其特征在于，所述節點選取裝置，適于在執行下一次迭代之前，從執行選擇、交叉和變異操作后得到的染色體群中的染色體中得到對應的當前解，并計算得到對應的導向解；所述當前解為執行選擇、交叉和變異操作后得到的染色體群中的最優解；確定所述當前解與所述導向解之間的差異比特；沿著當前解向所述導向解進行軌跡搜索，得到軌跡搜索后的染色體群；在沿著當前解向所述導向解進行軌跡搜索的過程中，一個差異比特對應所述當前解向所述導向解的一次移動時，在所述當前解向所述導向解的每次移動過程中，生成對應數量的新解，從所生成的新解中找出對應的最優解，并當確定對應的最優解優于執行選擇、交叉和變異操作后得到的染色體群中的最差解時，采用對應的最優解代替執行選擇、交叉和變異操作后得到的染色體群中的最差解，直至所述當前解移動至所述導向解時，得到所述軌跡搜索后的染色體群。

3.根據權利要求1或2所述的無線傳感器網絡系統，其特征在于，所述節點選取裝置，適于設置一臨時位置隨機染色體，所述臨時位置隨機染色體中的所有位置的數值均為1；隨機生成包括N個染色體的染色體群，得到對應的初始染色體群；所述初始染色體群中每個位置的染色體為該位置的歷史最優染色體；按照順序對所述臨時位置隨機染色體中的位置進行遍歷，獲取遍歷到的當前位置；將所述臨時位置隨機染色體中的當前位置的數值設置為0，并保持其他位置的數值不變，生成新的臨時位置隨機染色體；當確定所生成的新的臨時位置隨機染色體的適應度值大于所述臨時位置隨機染色體的適應度值時，采用所生成的新的臨時位置隨機染色體替換所述初始化染色體群中的具有最差適應度值的染色體，直至遍歷的位置的數量大于預設的數量閾值，得到最終的初始染色體群。