[发明专利]一种基于遗传算法的无线传感器网络的户外环境监测方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法的无线传感器网络的户外环境监测方法，其特征在于该方法包括节点定位方法和空气质量检测方法，所述节点包括带有GPS装置的锚节点和待定位节点，所述待定位节点位置的定位方法包括以下步骤： 

1)在指定区域布置无线传感器节点； 

2)各无线传感器节点启动接收装置； 

3)每个锚节点B_i测量其到待定位节点A_j的距离为di，然后周期性的发送包括自身位置信息的消息给待定位节点； 

4)待定位节点收到锚节点发送的消息后，从中获取锚节点坐标，待收到的锚节点坐标足够的情况下结合遗传算法计算得到自身位置，完成自身定位； 

空气质量检测方法包括： 

1)传感器模块，用于测得空气中各项质量指标； 

2)路由节点，用于接收传感器节点测得的数据，并进行多次转发，最终传输给汇聚节点； 

3)汇聚节点，用来接收路由节点转发的数据，并将这些数据传输给主控计算机； 

4)主控计算机及后台软件，用来接收、处理和显示这些数据。 

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的无线传感器网络的户外环境监测方法，其特征在于所述待定位节点位置的定位方法具体包括：在指定区域内随机部署无线传感器节点，各无线传感器节点启动收发装置，锚节点按预设置周期广播定位消息，其中包括当前位置信息；设待定位节点为A_j，所述A_j的坐标为(x_j,y_j)，锚节点B_i(x_i,y_i),系统中总共有M个锚节点，N个未知节点，每个节点通信半径为R和无线传播模型的节点是同一个圆；若两个节点之间的距离小于R，则说明这两个节点是连接状态。 

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的无线传感器网络的户外环境监测方法，其特征在于空气质量检测方法具体包括以下步骤： 

步骤1.锚节点B_i测量到未知节点A_j的距离为d_i,然后将其自身坐标以及距离信息以帧格式发送给待定位节点， 

步骤2.待定位节点收到锚节点发送的消息后，将锚节点的坐标和距离记录下来，若未知节点A_j能与三个锚节点B₁，B₂和B₃通信，则A_j在圆心为B_i的相交矩形Z的中心，若矩形四个点的坐标为L₁，L₂，L₃和L₄，R是通信半径，则交叉矩形的四边是： 

L₂L₃＝(x_i)_min+R  L₁L₄＝(x_i)_max-R 

L₃L₄＝(y_i)_min+R  L₁L₂＝(y_i)_max-R 

L₁L₄≤y_A≤L₂L₃,L₁L₂≤x_A≤L₃L₄

步骤3.用遗传算法计算得到未知节点Q的位置是(x,y)，对于M个锚节点，N个未知节点，测得锚节点与未知节点的距离分别为d₁，d₂，...，d_M，则求未知节点的位置就是求解下面的方程： 

(x,y)是未知节点坐标，(x₁,y₁)...(x_M,y_M)是锚节点坐标，d₁,d₂,...,d_M是未知节点与锚节点之间的距离； 

由于环境或硬件因素，实际应用中的距离测量值总是存在着误差，因此定位运算的实质就是使的值最小，也即求该式的极小值点； 

多个传感器节点组成一个或多个无线传感器网络，每隔10S将所测到的空气质量参数以帧格式的方式传输给路由节点，路由节点之间通过多次转发传送给汇聚节点，汇聚节点通过与PC机相连接将这些参数在PC机后台软件上显示出来，供环境保护工作人员随时观察，并对超标参数采取相应措施，以达到保护环境的效果。