具有移动Sink节点的三维无线传感网数据收集方法.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CN110191480A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910638939.3H04W40/04(2009.01)(22)申请日2019.07.16H04W52/02(2009.01)H04W84/18(2009.01)(66)本国优先权数据201910332786.X2019.04.24CN(71)申请人浙江树人学院（浙江树人大学）地址312030浙江省绍兴市柯桥区杨汛桥镇江夏路2016号(72)发明人陈友荣赵克华万锦昊任条娟王章权刘半藤苏子漪(74)专利代理机构绍兴市寅越专利代理事务所(普通合伙)33285代理人焦亚如(51)Int.Cl.H04W24/02(2009.01)H04W24/06(2009.01)权利要求书5页说明书11页附图1页(54)发明名称具有移动Sink节点的三维无线传感网数据收集方法(57)摘要本发明提供具有移动Sink节点的三维无线传感网数据收集方法，将长方形监测区域划分成大小相同的三维正方体网格，建立包括传感节点全覆盖约束、Sink移动路径选择约束、节点传输约束、能量消耗约束、链路传输量约束等约束条件的数据收集优化模型；求解Sink节点停留在已知移动路径的每一个网格上的节点间数据传输优化模型，并提出该移动路径的适应度值计算方法，根据移动路径的适应度值，求解Sink节点的移动路径优化模型，最终获得最优方案，从而Sink节点能收集所有传感节点的数据，并能提高网络生存时间和传感节点的平均数据传输率，降低移动路径长度、降低平均节点能耗方差和丢包率。CN110191480ACN110191480A权利要求书1/5页1.具有移动Sink节点的三维无线传感网数据收集方法，其特征在于：内容包括：(1)将三维长方体监测区域分成大小一致的正方体网格，并根据从左到右、从前到后、从上到下的原则对每一个正方体网格进行编码；(2)建立如下数据收集优化模型，max(100R*T/Lpath)(1)其中，R表示数据传输率，T表示网络生存时间，Lpath表示Sink节点的移动路径长度；所述数据收集优化模型包括传感节点全覆盖、移动路径约束、节点传输约束、能量消耗约束、链路传输量约束条件，各个约束条件如下：s.t.CRate＝1(1.a)上述约束条件公式中的各个参数定义说明如下：CRate表示Sink节点的数据收集覆盖率，即在Sink节点的移动路径下，Sink节点能收集到数据的传感节点数量与总数量的比值；gv表示第v个正方体网格中心，Gd表示所有网格中心集合，L(gv,gw)表示从网格中心gv到邻居网格中心gw的线段，是一个状态指示符号，表示L(gv,gw)是否出现在Sink节点的移动路径上；表示线段(gv,gw)在Sink节点的移动路径上，表示线段(gv,gw)不在Sink节点的移动路径上；A表示该三维监测区域采用网格分割后可能出现的所有线段集合；s表示Sink节点移动路径中的初始网格中心，p表示Sink节点移动路径中的末端网格中心；表示当Sink节点停留在位置g时,与节点j通信时节点i的数据发送量，Pi表示节点i的数据感知速率，tg表示Sink节点在位置g的停留时间，W表示所有传感节点集合，通过hello包的收发可确定当Sink节点停留在位置g时在Sink节点的数据收集范围内的传感节点集合其他传感节点集合为则表示Sink节点停留在位置g时传感节点i的邻居传感节点集合，表示传感节点i的2CN110191480A权利要求书2/5页电路电子能耗常数，与节点硬件的特性有关；表示当Sink节点停留在位置g时节点i到节点j的距离，表示传感节点i的信号放大常数，与节点硬件的特性有关，Dmax表示最大链路传输量；表示节点i与节点j的邻居关系符号，即其中，dmax表示节点的最大通信距离，表示当Sink节点停留在位置g时，节点i与节点j的距离，即其中，(xi,yi,zi)表示节点i的三维坐标；约束条件(1.a)表示Sink节点的移动路径要能全覆盖所有传感节点；约束条件(1.b)和约束条件(1.c)表示Sink节点在初始网格中心上开始移动，最终到末端网格中心后停止移动；约束条件(1.d)表示进入移动路径中除了初始网格中心和末端网格中心的每一个网格中心后，一定会离开该网格中心，即进出网格中心的状态值是相同的；约束条件(1.e)表示当Sink节点从上一个网格进入当前网格后，不能重新从当前网格返回到上一个网格，从而避免移动路径选择过程中的自循环问题；约束条件(1.f)表示当传感节点在Sink节点的通信范围内，则将数据通过多跳路由的方式发送给Sink节点；约束条件(1.g)表示在整个网络生存时间内节点能耗不大于其初始能量；约束条件(1.h)表示链路的带宽资源有