[發明專利]水聲傳感網中基于AUV時空均分部署的數據收集方法

有效

• 申請號: 202011162843.3
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112351466B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 朱川;龍霄漢;王瑤;高亮;劉威;常興治
• 申請（專利權）人: 常州信息職業技術學院
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/10;H04W40/20;H04W4/38;H04W84/18;H04B13/02;H04B11/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 丁朋華

1.一種水聲傳感網中基于AUV時空均分部署的數據收集方法，其特征是，所述水聲傳感網中至少部署有一個匯聚節點sink、多個水下機器人AUV以及多個傳感器節點；

當傳感器節點需要發送數據時，若傳感器節點可直接與sink通信，則傳感器節點將數據直接傳輸到sink；否則，計算傳感器節點與各AUV的最小距離，若至少存在一個AUV與傳感器節點的最小距離小于等于可靠通信距離d_rel，則傳感器節點將數據傳輸到距離傳感器節點最近的AUV，否則預測各AUV到達與傳感器節點同深度時的距離，選擇最短距離對應的位置作為目的位置；再根據目的位置計算傳感器節點的鄰居傳感器節點的優先級，選擇優先級最大的鄰居傳感器節點作為目的鄰居傳感器節點進行數據傳輸；鄰居傳感器節點收到數據后重復計算得到目的位置和目的鄰居傳感器節點，進行數據傳輸，直到數據到達AUV或者sink；

所述水聲傳感器網絡部署完成后，各AUV按照均分的部署時間、初始位置部署到網絡中，ID為1的AUV被部署的時間為0，初始位置為：(ρ，0，0)；ID為i的AUV被部署的時間為：進入網絡的初始位置為：其中i∈[1，N]，H為網絡區域的高度，v_h為AUV垂直方向的速率，ρ為AUV圓周運動的半徑，N為AUV的數量。

2.根據權利要求1所述的水聲傳感網中基于AUV時空均分部署的數據收集方法，其特征是，所述水聲傳感器網絡部署完成后，sink和各傳感器節點廣播初始化控制包，所述初始化控制包中包括控制包類型、源節點ID，源節點剩余能量和源節點位置；

當傳感器節點接收到來自sink或其他傳感器節點的初始化控制包后，傳感器節點檢查發出該初始化控制包的源節點是否在自己的鄰居列表中；

若源節點不在鄰居列表中，則將初始化控制包中信息加入到自己的鄰居列表中并將該傳感器節點狀態設置為“可用”；

若源節點在鄰居列表中，則根據初始化控制包中信息更新鄰居列表中該鄰居傳感器節點的信息；

所述鄰居列表中包括鄰居節點ID、剩余能量、坐標、狀態和優先級，所述狀態為“可用”或“不可用”；

判斷傳感器節點是否可直接與sink通信，方法為：判斷sink是否在傳感器節點的鄰居列表中且狀態為“可用”。

3.根據權利要求1所述的水聲傳感網中基于AUV時空均分部署的數據收集方法，其特征是，所述計算傳感器節點與各AUV的最小距離，包括：

假設當前傳感器節點ID為k，坐標為(r_k，θ_k，z_k)，定義兩種計時器，實際計時器和每個AUV的新計時器，其中實際計時器的計時變量為t_real，ID為i的AUV的新計時器的計時變量為t_{i_new}，AUV每次沉浮過程結束，對應的新計時器清零；

第n個沉浮過程時，t_{i_new}與t_real的關系是：

其中，H表示水聲傳感器網絡三維區域的高，N為AUV的個數，n為當前沉浮過程的輪數，v_h為AUV在垂直方向上勻速直線運動的速率；

則以ID為i的AUV的新計時器計算，t_{i_new}時刻該AUV的位置是：

其中，ρ表示AUV勻速圓周運動的半徑長度，ω為角速度，表示AUV兩次沉浮過程之間相差的角度；

則ID為k的傳感器節點與ID為i的AUV在t_{i_new}時刻的距離的平方為：

其中，(r_k，θ_k，z_k)表示ID為k的傳感器節點的坐標；

設令求出t_{i_new}的值，將求出的t_{i_new}值和AUV位于水面、AUV位于水底時的端點時間值代入到找到最小的值，即ID為k的傳感器節點與ID為i的AUV之間的距離最小值，傳感器節點重復這個過程，直到求出該傳感器節點與所有AUV之間的最小距離。