一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法.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CN107105467A(43)申请公布日2017.08.29(21)申请号201710342141.5H04W84/18(2009.01)(22)申请日2017.05.16(71)申请人河海大学常州校区地址213022江苏省常州市晋陵北路200号(72)发明人朱川全康宁韩光洁龙霄汉卞李浩(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人董建林(51)Int.Cl.H04W40/10(2009.01)H04L12/703(2013.01)H04L12/24(2006.01)H04L12/26(2006.01)H04W52/02(2009.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法(57)摘要本发明公开了一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，方法包括：移动Sink根据移动轨迹周围节点的能耗信息，调整其移动轨迹和移动速度；移动Sink之间互相监听健康状态，当有移动Sink发生故障时，健康移动Sink广播调整网络拓扑，当故障移动Sink修复完成后，恢复网络拓扑；部署在网络区域的传感器节点，计算移动Sink节点在网络中的坐标信息，并选择位于驻留点且距离自身最近的健康移动Sink进行数据包的路由。本发明中移动Sink在驻留点时无需广播当前位置，降低了通信开销；对移动轨迹进行适时调整，均衡了网络能量消耗；在部分移动Sink出现故障后网络仍能正常工作，延长了网络生命，具有较强实际意义。CN107105467ACN107105467A权利要求书1/3页1.一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，包括：无线传感器网络包括部署在网络区域的多个移动Sink和普通传感器节点；移动Sink和传感器节点间松散时间同步；移动Sink沿移动轨迹移动至每个驻留点收集全网普通传感器节点的感知数据；移动Sink根据驻留点周围节点的能耗信息，调整其移动轨迹；移动Sink之间互相发送心跳包以监听其健康状态，当移动Sink未接收到某移动Sink发送的心跳包时，则判断此某移动Sink发生故障，相应健康的移动Sink全网广播调整网络拓扑，当故障移动Sink修复完成后，此移动Sink全网广播恢复网络拓扑；普通传感器节点上传感知数据时，计算移动Sink节点在网络中的坐标信息，并选择位于驻留点且距离自身最近的健康移动Sink进行数据包的路由。2.根据权利要求1所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，多移动Sink的时钟以SinkID最小的移动Sink时钟为基准时钟，其余移动Sink均和基准时钟保持同步，全网节点和移动Sink之间的松散时间同步。3.根据权利要求1所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，根据驻留点周围节点的能耗信息调整移动轨迹的具体步骤如下：1)驻留点附近的节点在还将自身的剩余能量信息Eres上传到移动Sink；2)移动Sink在当前数据收集周期的最后一个驻留点完成数据收集，离开驻留点前将计算节点的平均能耗ΔE；当平均能耗ΔE超过阈值ΔEth时，此时移动Sink向全网广播一个ADJ包，ADJ包包含移动Sink新一轮数据收集周期的起始点sr(xr，yr)、新的移动轨迹长度lr和新的移动速度vr，该移动Sink在完成当前数据收集周期后在调整时间Ta内移动至新的起始点，并在Ta时间后开始进行新一轮的数据收集周期；如果ΔE未超过阈值ΔEth时，移动Sink则维持上一轮的移动轨迹进行数据收集；3)未调整轨迹的移动Sink接受到该ADJ包后，根据下式调整其移动速度：4)普通节点在接收到ADJ包后，更新保存的各移动Sink相关参数。4.根据权利要求3所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，移动Sink新的起始点位置Sr(xr，yr)与其原起始点位置So(xo，yo)关系为：其中d为新起始点与原起始点间距离，新轨迹比原轨迹大则取“+”号，反之取“-”号；对应的，新的移动轨迹长度lr与其原移动轨迹长度lo关系为：新的移动速度vr与其原移动速度vo关系为：5.根据权利要求3所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，平均能耗ΔE为当前数据收集周期的平均剩余能量减去上一周期的平均剩余能量，此平均剩2CN107105467A权利要求书2/3页余能量为所有驻留点附近节点的剩余能量的平均值。6.根据权利要求1所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，普通节点计算任意时刻移动Sink在网络中的位置的过程为：已知移动Sink的速度为vi，移动Sink在驻留点处的驻留时间为Ts，在两驻留点间移动的时间为Tt，移动Sink各自移动轨迹边长为li，移动Sink因故障等原因离开