[发明专利]水下传感器网络中基于AUV位置预测的数据收集方法

权利要求书

1.水下传感器网络中基于AUV位置预测的数据收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建水下传感器网络模型，所述水下传感器网络模型是一个L·W·H的三维区域，网络中包括一个sink节点，一个AUV以及多个传感器节点，sink节点位于表层的中心位置，AUV按照预定的螺旋轨迹在网络中运行，传感器节点可根据定位算法得到自己的位置，传感器节点知道网络的参数；在网络的三维区域内，以sink节点为原点，x轴正方向水平向右，z轴正方向垂直向下建立三维柱坐标系；

2)进行网络初始化，具体为，sink节点将AUV的移动参数对全网进行广播，直接收到sink节点数据的节点将自己标记为直接送达节点，直接送达节点的数据将直接转发给sink节点，传感器节点在收到AUV的移动参数之后通过AUV的移动参数计算自己在当前沉浮周期内是否在AUV的收集区域内，在AUV收集区域内的节点称为网关节点，然后传感器节点广播一个控制包；

3)构建邻居表，在节点需要发送信息的时候根据邻居表贪婪地选择下一跳的邻居节点，在节点收到邻居节点广播的控制包以后，将邻居节点ID和邻居节点坐标记录在邻居表中，如果节点的能量下降到一定的阈值，则告知邻居节点在邻居表中将它删除；

所述贪婪地选择下一跳的邻居节点是指，遍历邻居表中的所有邻居节点，计算邻居节点与上一步中计算出来的AUV的位置的距离，选择距离最小的邻居节点作为下一跳邻居节点；

4)进行数据转发，当传感器节点有数据需要发送时，先检查自己是否为直接送达节点，如果是，则直接将数据转发给sink节点；如果不是直接送达节点，则检查是否为网关节点，如果是网关节点，则等待AUV到达本节点的安全距离之内后将数据发送给AUV；如果既不是直接送达节点，又不是网关节点，则计算AUV到达本深度时AUV所处的位置，在邻居表中选择一个距这个位置最近的邻居节点作为下一跳邻居节点，然后将数据发送到该邻居节点；邻居节点在收到数据后继续执行数据转发工作；

所述安全距离计算为：

其中，d为安全距离，R为传感器节点与AUV的通信半径，t_safe为安全时间，ω为AUV圆周运动的角速度，ρ为AUV圆周运动的径长；

5)调整AUV轨迹，在上浮到水面后，AUV移动一个固定的相位，由于AUV的移动参数中包括了AUV轨迹调整的时间，因此节点根据当前时间可计算出沉浮周期开始的时间，沉浮周期结束的时间和相位调整结束的时间。

2.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于AUV位置预测的数据收集方法，其特征在于，所述步骤1)中，网络的参数包括：AUV圆周运动的角速度ω，AUV圆周运动的径长ρ，AUV圆周运动的初始相位AUV垂直方向运动的速度v_h，AUV轨迹调整的相位AUV进行轨迹调整需要的时间t_t，节点与AUV的通信半径R和安全时间t_safe。

3.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于AUV位置预测的数据收集方法，其特征在于，所述步骤2)中，AUV的移动参数包括：AUV圆周运动的角速度ω，AUV圆周运动的径长ρ，AUV圆周运动的初始相位AUV垂直方向运动的速度v_h，AUV轨迹调整的相位和AUV进行轨迹调整需要的时间t_t。

4.根据权利要求1所述的水下传感器网络中基于AUV位置预测的数据收集方法，其特征在于，所述步骤2)中，传感器节点广播的控制包的内容包括AUV的移动参数，节点ID和节点坐标。