[發明專利]一種基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法

有效

• 申請號: 202110038419.6
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112911519B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 曲志毅;王江;趙雪;徐慧慧;鄭斌祺
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H04W4/029
• 分類號: H04W4/029;H04W40/10;H04W40/22;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 錢文斌

1.一種基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法，其特征在于，包括：

步驟(1)：將節點隨機部署到監測區域后，匯聚節點在網絡中泛洪一個“你好”消息，每個節點收到“你好”消息后保存匯聚節點的跳數，并進入休眠模式等待目標出現；

步驟(2)：目標出現后，與目標的距離在感知半徑內的節點將被觸發進入工作模式，進入工作模式的節點競選出簇頭；

步驟(3)：競選出簇頭后，其余處于工作模式的節點執行基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度方法，休眠調度過程結束后，再將仍處于工作模式的節點同所述簇頭一起構成當前簇結構；

所述步驟(3)中基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度方法設置有與目標距離相關的隨機休眠概率，包括：將與目標距離超過預設閾值的節點的狀態轉變為感知模式；并且與目標距離在預設閾值范圍內的節點則會根據感知范圍被鄰居節點覆蓋的情況，將一部分節點的狀態轉變為感知模式；

所述感知模式具體為：節點的發送模塊和接收模塊被關閉、感知模塊和處理模塊被打開；處于感知模式下的節點用于感知并處理數據，但不能發送、接收數據；

步驟(4)：通過所述當前簇結構的簇頭來預測目標將要移動的位置，并激活預測出的目標移動位置周圍的節點以形成下一個簇結構；

步驟(5)：所述下一個簇結構的簇頭喚醒每個簇節點之后，接收每個簇節點的感知數據，并將收到的感知數據進行融合后通過預設傳輸路徑轉發給所述匯聚節點。

2.根據權利要求1所述的基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法，其特征在于，所述步驟(1)還包括：當每個節點收到來自多個(n-1)級節點轉發的“你好”消息時，將接收信號強度指示最小的(n-1)級節點作為首選中繼節點。

3.根據權利要求1所述的基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法，其特征在于，所述步驟(2)中進入工作模式的節點采用廣播時延的方式競選出簇頭，公式為：其中，T_CH(i)為廣播時延值，E_r(i)為節點i的剩余能量，為節點i的鄰居節點的剩余能量的平均值，I(i)為節點i對目標的感知強度，為節點i的鄰居節點對目標感知強度的平均值；a為的權重，b為的權重，a+b＝1且a和b均為正數。

4.根據權利要求1所述的基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法，其特征在于，所述步驟(2)中通過引入隨機退避策略以避免出現多個簇頭。

5.根據權利要求1所述的基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法，其特征在于，所述步驟(3)中隨機休眠概率的公式為；

其中，C為常數，Φ_i,j為節點i感知范圍被鄰居節點j覆蓋的方向角，x為節點i到目標的距離，x_s為節點進行隨機休眠的距離閾值且η_s為簇結構中節點進入休眠狀態的概率，R_S為節點的感知半徑，α∈[0,1]，用于保證距離目標x_s范圍內不會出現覆蓋漏洞，f(x)為隨機變量x的概率密度且

6.根據權利要求1所述的基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法，其特征在于，所述步驟(3)還包括：所述簇頭和處于工作模式的節點在能量將耗盡時，均通過廣播“能量不足”消息來尋找替換節點。

7.根據權利要求1所述的基于目標距離的WSN線性覆蓋休眠調度的路由方法，其特征在于，所述步驟(4)中通過所述當前簇結構的簇頭來預測目標將要移動的位置，具體為：所述當前簇結構的簇頭根據感知到的不同時刻目標的位置信息，采用線性預測跟蹤算法來預測目標將要移動的位置，公式為：

其中，(x_i+1,y_i+1)表示目標在下一時刻的坐標，v表示目標將要移動的運動速度且θ表示目標將要移動的運動方向且(x_i-1,y_i-1)表示目標在前一時刻t_i-1的坐標，(x_i,y_i)表示目標在當前時刻t_i的坐標。