[发明专利]一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络数据收集领域，尤其涉及一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法。

背景技术

传感器网络主要由若干传感器节点和sink节点组成，传统网络中，sink节点被固定放在某个特定位置，若网络规模较大，则传感器节点必须通过多跳，将感应数据传递到sink节点，在这种数据收集模型中，sink节点相比其它节点要转发更多的数据，因而要消耗更多能量，这就会产生“能量空洞”，而引入移动sink就能很好的解决这个问题。

如今许多传感器节点能够从环境中获取能量，如太阳能、风能等，而当传感器节点处于普通采集感应数据状态时，能量消耗很小，大多数的能量消耗用于传输数据。只要传感器节点传输数据消耗的能量不超过可用电量,原则上传感器节点就可以一直工作下去的，所以如何延长网络工作时间已经不是我们需要考虑的主要问题，移动sink的数据收集量代表着我们对监控区域掌握的信息量，我们应该收集尽可能多的数据，以便更准确的知道监控区域的信息。

在无线传感网的实际应用中，许多情况下对实时性有一定要求，如在环境监测中需要传感器周期性地上传检测数据，虽然允许有时间延迟，但延迟的长短是一定的，收集的数据过了规定时限将失去效用。所以在满足时延的要求下，尽可能多的收集数据成为了又一个需要解决的新课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案。

一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法，具体包含如下步骤：

步骤1，假设所有节点的集合为V，初始停留点备选集合为C，其中，C＝V，移动sink的停留点集合为M，根据节点间的距离，生成树形网络路由；

步骤2，预测集合C中各个节点的收益w_i，选择其中w_i最大的节点v_g，将节点v_g从集合C中删除；

步骤3，计算遍历集合M中所有节点及节点v_g的最短路径长度，若路径长度小于l_max，则将节点v_g加入到集合M，其中，l_max表示移动sink在时延范围内最大移动距离；

步骤4，如果节点v_g加入到集合M，则在节点v_g单跳通信范围内的节点直接将节点v_g作为数据发送的目的节点；

步骤5，重复步骤2至步骤4，直到集合C为空。

作为本发明一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法的进一步优选方案，在步骤1中，利用Kruskal算法生成树形网络路由。

作为本发明一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法的进一步优选方案，在步骤2中，根据节点及其附近节点的剩余能量来预测收益，具体公式为：其中，S_j为节点v_j及其附近节点的集合，RE(v_i)表示节点v_i的剩余能量，e_ij表示节点v_i传输单位数据量数据到节点v_j消耗的能量。

作为本发明一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法的进一步优选方案，在步骤2中，计算节点v_j的收益时，根据节点v_j附近节点的集合S_j来计算，集合S_j包括节点v_j和节点v_j的子节点，以及节点v_j的父节点。

作为本发明一种基于移动sink的无线传感网的数据收集方法的进一步优选方案，在步骤3中，利用模拟退火算法计算遍历集合M中所有节点及节点v_g的最短路径长度。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明在规定时延允许范围内，最大化移动sink的数据收集量，这样就得到了更多的监控信息，同时，由于sink节点的移动，减少了节点间的数据转发，节省了网络能量的消耗，平衡了网络负载。

附图说明

图1是传感器节点分布图；

图2是根据最小生成树生成的网络拓扑图；