[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

说明书

技术领域

本发明涉及户外环境监测技术领域，尤其是涉及一种基于无线传感器网络的户外环境监测方法。 

背景技术

随着工业化的迅猛发展，人类居住的环境日益恶化，空气质量也不断下降，加上人们对生活质量水平的要求不断提高使得空气质量的监测越来越为人们所关注。室内的主要污染物有甲醛、氨、苯等，当这些污染物达到一定的浓度，会对人体产生很大的损害，甚至会致人死命。由于现有的室内空气质量检测装置过于单一，只能针对一种特定的气体进行检测，不适用于户外空气质量多参数的采集。所以，对户外环境空气质量多参数的采集方案的需求日益迫切。本发明在物联网的架构下，通过无线传感器将采集到的监测区域内的空气质量参数实时传送给监测中心PC机上的后台软件。环境保护工作人员随时可以查看某一区域内的各项空气指数，并对不合格的指标采取措施，可以起到保护环境的作用。本方法是个实用性强、可扩展性强、价格便宜、操作简单、便于管理、高效率的户外环境监测方法。 

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的无线传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作感知、采集、传输和处理网络覆盖区域内需要感知对象的信息，并发送到终端设备，供需要者观察。无线传感器网络中，节点定位是关键技术之一。在无线传感器网络应用中，获取的数据都必须与节点的位置信息相关，否则所测得的数据将毫无意义。无线传感器网络定位算法可以分为基于距离与距离无关的两种定位算法。相比较而言，距离无关的定位算法更适合用于理论研究，而基于距离的定位算法更有实际用途。如果在每个节点上绑定GPS定位装置，系统定位准确度固然是高，但同时也大大增加了成本。如果只是使用传统的定位算法，系统的定位准确度不高且不适合用于户外恶劣的环境。本发明中使用的是一种遗传算法，此算法对锚节点的密度要求低，适用于低密度锚节点和户外环境。 

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种基于遗传算法的无线传感器网络节点定位算法，在锚节点位置已知(锚节点上带有GPS装置)的情况下，根据遗传算法计算的出未知节点的位置。本发明可以有效的节约普通节点的能量和提高定位速度及准确度。 

技术方案：本发明的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。 

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。 

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，