一种基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109040998A(43)申请公布日2018.12.18(21)申请号201810754041.8(22)申请日2018.07.11(71)申请人浙江理工大学地址310018浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街928号(72)发明人洪榛马永邵茜(74)专利代理机构绍兴市寅越专利代理事务所(普通合伙)33285代理人郭云梅(51)Int.Cl.H04W4/38(2018.01)H04W12/00(2009.01)H04W16/22(2009.01)H04W52/02(2009.01)权利要求书3页说明书9页附图3页(54)发明名称一种基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法(57)摘要本发明涉及一种基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法，通过蜂窝网格部署高效能静态簇头节点实现区域全覆盖，并在此基础上构建异构静态分簇网络模型，由高效能簇头节点形成的骨干网络承担移动节点的数据传输任务；同时设计了一种安全层次信任机制，该机制可实现高效能节点间的相互监测以及高效能节点到移动节点的单向监测。结合异构网络模型和层次信任机制，最终完成融合能量、距离、安全多因素骨干网络数据传输路径构建。该数据收集方法不仅降低了智能医疗场景下拓扑的不稳定性和维持稳定链路所需的能耗，而且减少了恶意节点对于数据稳定传输的影响，可以保证移动节点的监测数据被安全有效地收集到数据中心。CN109040998ACN109040998A权利要求书1/3页1.一种基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法，其特征在于，包括如下步骤：S100：网络模型构建：采用蜂窝式网格对网络监测域进行划分，在划分区域中心部署高效能静态簇头节点，实现网络全覆盖并设置异构网络相关参数；S200：安全层次信任管理：在基于步骤S100中的网络环境下，簇头节点利用基于阈值的移动节点信任传递模型对普通移动节点实施单向监测，同时对其邻居簇头进行基于非融合Beta信任机制下的实时监测；S300：建立基于信任和能量感知的骨干网络路由，并将移动节点数据经单跳或多跳传输至sink节点；S400：在稳定阶段设置动静TDMA时隙执行步骤S200和步骤S300。2.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法，其特征在于，所述步骤S100中利用蜂窝式网格对网络监测域进行划分，包括如下步骤：依据三圆交于一点重叠区域最小的原理获得最大的覆盖范围，再对两两相交圆域的交点进行连接形成一个个正六边形，各个正六边形网格无缝对接，覆盖整个监测域，其中使得第一片蜂窝网格的一边与监测区域贴合，以该网格为基准，对监测域进行等间隔均匀填补，直至网格铺满整个监测域。3.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法，其特征在于，所述步骤S100中，设置异构网络相关参数如下：(1)网络由移动节点、高效能簇头节点以及sink节点三种节点组成；(2)所有移动节点都在规定的矩形域内活动，不考虑节点因移动出监测域而导致通信失效的情况；(3)移动节点所配备的监测设备为同构且能源有限，每个移动节点被给予全网唯一的ID标识；(4)采用静态部署的高效能节点担当簇头，其能量、计算存储能力远超于普通移动节点；(5)sink节点为静态的可充电节点，被固定于离监测域较远的地点；(6)除了两两移动节点之间无法通信外，其他类型的节点都可以进行通信；(7)移动节点内部未设置定位模块，节点间依靠RSSI计算距离；(8)每个簇头节点都可调整为混杂监听模式，并对其通信范围内覆盖的节点行为进行监视。4.根据权利要求1所述的基于蜂窝网格静态簇头部署的数据采集方法，其特征在于，所述步骤S200安全层次信任管理方法中基于非融合Beta信任的簇头节点检测机制的信任更新包括如下步骤：S201：簇头SRi作为监测主体，SRj作为被监测客体下的单向监测结果为次成功通信和次失败通信，得到SRi对SRj的直接信任值：S202：采用信息熵赋予邻居节点不同的信任权重，得到推荐信任的整体倾向信任程度，即间接信任IDTij，其计算形式如下：2CN109040998A权利要求书2/3页H(DTkj)＝-DTkjlog2DTkj-(1-DTkj)log2(1-DTkj)S203：随着下一个监测周期的到来，SRi和SRj之间又会发生s+f次通讯，SRi作为主体的单向监测结果更新方式为：其中ωs和ωf表示不同的遗忘因子，两者分别对应节点的正常和异常通信行为，ωs取值小于ωf的取值，pd为预设的干扰因子，和分别为和的更新值；S204：通过计算直接信任与推荐信任的近似程度se来决定两个不同信任源的可信度，其中近似程度se由欧式距离衡量：se＝|DTij-IDTij|如果se较小，节点最终信任值取直接信任值，如果se较