[發明專利]無線傳感器網絡組網方法、系統、裝置和存儲介質

有效

• 申請號: 202110476058.3
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113365242B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 史豫坤;張大秀;姚子陽;章一鳴
• 申請（專利權）人: 蚌埠學院
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所 53113
• 代理人: 周勇

本發明提供一種無線傳感器網絡組網方法、系統、裝置和存儲介質，包括以下步驟：初始化網絡，Sink節點重置骨干網絡節點集合和骨干網絡鄰居節點集合預設覆蓋率C_t、骨干網絡節點集合Ω和骨干網絡鄰居節點集合Ψ，對網絡中所有節點進行排序，網絡內子節點按照該順序輪流廣播自身位置及剩余能量,同時各個子節點初始化自身數據；尋找骨干網絡，在網絡內所有節點中找到一或多條能夠覆蓋全網的骨干鏈路節點；驗證骨干網絡，過濾掉能量較低的骨干節點，獲得一個較優的骨干網絡；優化覆蓋率，使得骨干網絡的覆蓋率不低于預設覆蓋率，激活網絡運行，本發明能夠在滿足覆蓋范圍的條件下充分延長該無線傳感器網絡的工作時間。

技術領域

本發明涉及物聯網組網技術領域，具體為一種無線傳感器網絡組網方法、系統、裝置和存儲介質。

背景技術

無線傳感器網路是一種自組織具有自治能力的計算機網絡，用于監視一定空間范圍內的物理參數，例如溫度，聲音，振動，壓力，運動或污染物，并通過網絡將其數據協作傳遞給匯聚節點，匯聚節點再將數據發送給觀察者，無線傳感器網絡可分為完全覆蓋和部分覆蓋兩種類型，其中完全覆蓋是指觀察者需要獲悉待監測區域所有的感知數據，部分覆蓋區別與完全覆蓋的關鍵點在于：實際檢測待檢測區域。

在目前的組網方法中，在特定情況下，部分覆蓋足以滿足某些應用的需求；例如，對于獲取環境溫度、濕度、氣壓的應用來說，80％的監測覆蓋率足以滿足其需求。另外，部分覆蓋相對完全覆蓋還存在網絡生存時間長的優勢。在部分覆蓋的領域，傳統的網線傳感網絡通過貪心算法實現了休眠調度策略，該策略根據覆蓋率的要求使一些節點處于工作狀態，而其他節點處于休眠狀態，進而降低了能耗，但是該組網的方法在覆蓋率和網絡運行時間之間難以做到很好地平衡，經常出現覆蓋率能夠滿足要求，但是未能充分延長網絡運行時間的情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無線傳感器網絡組網方法、系統、裝置和存儲介質，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：

一種無線傳感器網絡組網方法，包括：

S1:初始化網絡，Sink節點重置骨干網絡節點集合和骨干網絡鄰居節點集合預設覆蓋率C_t、骨干網絡節點集合Ω和骨干網絡鄰居節點集合Ψ，對網絡中所有節點進行排序，網絡內子節點按照順序輪流廣播自身位置及剩余能量,同時各個子節點初始化自身數據；

S2:尋找骨干網絡，在網絡內所有節點中找到一或多條能夠覆蓋全網的骨干鏈路節點；

其中，所述骨干鏈路節點的尋找通過分布式迭代優化算法實現，包括以下步驟：

S201：在游離節點集合U中隨機選擇一個節點a_i作為骨干鏈路的首個節點并將其激活；

所述游離節點集合U為未被納入骨干網絡節點集合Ω和骨干網絡鄰居節點集合Ψ的其他節點集合，游離節點集合U根據以下公式計算：

U＝C_V(Ω∪Ψ)；

S202：a_i遍歷可用的鄰居節點，并在其中選取鄰居節點因子最大的節點a_j作為骨干鏈路的下一節點，將自身加入集合X中并激活a_j，其他鄰居節點加入集合Y；

所述可用的鄰居節點為不屬于已吸納的骨干網絡節點及其鄰居節點，設節點a_i的鄰居節點集合為T(a_i)，則可用鄰居節點集合S(a_i)，計算公式如下：

其中，X為已吸納的骨干網絡節點集合，Y為已吸納的骨干網絡節點的鄰居節點集合；