[发明专利]无线传感器网络的自适应监听匹配抗干扰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络的自适应监听匹配抗干扰方法，基于无线传感器网络收发节点间的通信质量与节能分析，属于无线传感器网络技术领域。

背景技术

无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)是一种综合了无线通信技术、传感器技术、嵌入式分布计算及智能信息处理等技术的新型测控网络，能够协作地对各种环境或监测对象的信息进行实时监测、感知和采集并传送给用户。

随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络作为物联网的关键技术，在多种应用场景中的抗干扰需求也越来越高。由于无线传感器网络采用开放的通信媒介进行通信，并且无线传感器节点通常暴露于室内或室外的环境中，其不可避免地会受到来自环境中的其他通信设备的干扰或者人为恶意的干扰，使得传感器网络的通信性能急剧下降。所以减少干扰、提高通信成功率是无线传感器网络要考虑的基本问题。

目前，为了降低无线传感器网的能耗，无线收发机不断地处于工作和睡眠交替状态，采用自适应唤醒的方式来维持节点间的数据收发，但是在无线干扰的环境下，会造成错误监听，导致更多不必要的能耗，以及数据包的丢失。所以提升无线传感器网络收发节点间的抗干扰性能是亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是针对无线传感器网络通信中的无线干扰，提出一种无线传感器网络的自适应监听匹配抗干扰方法。能有效避免在干扰环境下的错误监听，减少不必要的能耗，以及数据包的丢失。

本发明的构思如下：利用信号场强监测器（ReceivedSignalStrengthIndicator，RSSI）作为第一道过滤器，滤除信号强度低于设定值的干扰信号。根据自适应无线唤醒协议在不同条件下对数据的接收状况，窗口大小可以灵活调整的“自适应监测匹配窗口”来实现数据传送。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无线传感器网络的自适应监听匹配抗干扰方法，具体步骤如下：

步骤1：初始状态时，默认上一周期数据传送成功，此时接收侦听窗口最大，目标节点处于睡眠状态；

步骤2：源节点发送唤醒信号，目标节点接收到唤醒信号后开启数据收发机电源，数据收发机准备好接收数据；

步骤3：信号场强监测器，即RSSI，测量无线信号强度；当RSSI监测出的无线信号强度低于设定的阈值时，认为信道是空的，无干扰也无信号，不唤醒其余的功能模块，此时周期计数器加1，同时判定周期是否大于M，若大于M，表明M个周期内无干扰也无信号，接收侦听窗口设为最小，目标节点进入睡眠状态，若小于M，开始接收信号；当RSSI监测出的无线信号强度高于设定的阈值时，此时接收侦听窗口处于最大状态，开始接收信号；

步骤4：目标节点接收源节点发送的信号，若信号接收成功，表明通信正常，接收侦听窗口维持在最大，并返回步骤2继续循环执行；若信号接收失败，则表明信道存在干扰，接收侦听窗口大小降级为中等，继续监听；

步骤5：目标节点再次进入睡眠周期，等待下一次的唤醒；

步骤6：源节点再次发送唤醒信号，目标节点被唤醒，数据收发机准备好接收数据；

步骤7：RSSI测量无线信号强度；当RSSI监测出的无线信号强度低于设定的阈值时，认为信道是空的，无干扰也无信号，不唤醒其余的功能模块，此时周期计数器加1，同时判定周期是否大于M，若大于M，表明M个周期内无干扰也无信号，接收侦听窗口设为最小，目标节点进入睡眠状态，若小于M，表明干扰存在，接收侦听窗口维持在中等级大小，继续监听；当RSSI监测出的无线信号强度高于设定的阈值时，此时接收侦听窗口处于中等状态，开始接收信号；

步骤8：目标节点接收源节点发送的信号，若信号接收成功，表明通信正常，接收侦听窗口设为最大，并返回步骤2继续循环执行；若信号接收失败，则表明干扰连续存在，接收侦听窗口大小降到最小，继续监听；

步骤9：目标节点再次进入睡眠周期，等待下一次的唤醒；

步骤10：源节点再次发送唤醒信号，目标节点被唤醒，数据收发机准备好接收数据；

步骤11：RSSI测量无线信号强度，当RSSI监测出的无线信号强度低于设定的阈值时，认为信道是空的，无干扰也无信号，返回步骤9，目标节点进入睡眠状态；当RSSI监测出的无线信号强度高于设定的阈值时，此时接收侦听窗口处于最小状态，开始接收信号；