[发明专利]一种无线传感器网络

说明书

技术领域

本发明涉及网络领域，具体涉及一种无线传感器网络。

背景技术

无线传感器网络由随机布设的大量多种类无线传感器组成，可迅速组成自适应的网络拓扑结构，并对分布式动态信息进行协同感知和处理，形成自治综合信息系统，其综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的情报，传送到需要这些情报的用户。传感器网络可以使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量可靠的信息，广泛地应用于国防军事、国家安全、环境监测、智能交通、医疗卫生、制造业及反恐抗灾等领域。

目前，无线传感器网络协议研究主要集中在分布式拓扑结构、路由协议和MAC协议等方面，分布式拓扑结构中一般选用传感器节点作为簇头，实现对附近区域传感器的管理和调度，忽略了传感器采集信息的融合处理，而实际上信息融合处理由上级设备来完成；路由协议通过传感器节点多跳中继转发，以此实现远距离传感器信息上报，但由于传感器发射功率比较小，传输距离比较有限，传感器中继转发距离有限，故需要多个传感器多跳来实现；而MAC协议一般采用动态协议设计，过分追求传感器接入的灵活性和频率利用率，而可靠性、适用性和能量效率均较低；物理层通常采用窄带通信体制或多载波通信体制，绕射能力、抗干扰、抗截获能力均较差，每个传感器所采集到的数据均不附带其所在的地理位置信息，需要后期根据编号进行整理，增加了使用者的工作量，同时一旦信号较差或无信号的地区时，便无法完成数据的传输，使用的局限性很大，通过长期大量的工程实践验证得知，当前研究的网络协议均停留在理论层面，导致实际网络系统的实用性、鲁棒性、抗干扰性能均较差，网络生存周期较短，无法满足工程实际需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种无线传感器网络，具有良好的鲁棒性、抗毁性、抗干扰，且生存周期长，实现了各传感器效用的最大化。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种无线传感器网络，采用分布式功率控制和源速率调整算法进行各传感器节点的协同控制,包括

传感器层，由多个传感器节点构成，用于目标数据的采集，所采集到的数据依次经噪音抑制模块、增益放大模块输出至信息处理层；

源速率调整模块，用于进行各个传感器节点速率的计算，并根据预设的算法进行各个传感器节点源速率的调整；

效用模型优化模块，用于通过转发能量来体现各传感器节点之间的协同工作,将一个节点和沿着其路由路径的所有节点构成一个协作体,在此基础上进行联合建模，并根据建模结果完成各传感器节点位置的调整；

信息处理层，由多个信息处理设备构成，各信息处理设备作为相应的传感器的上级设备，用于对传感器上传的信息进行处理，并对传感器进行协同控制，还用于各传感数据内传感器身份信息的识别，一旦未发现某一个传感器的身份信息则启动报警模块进行报警；

信息融合层，由多个情报融合设备构成，作为各信息处理设备的上级设备，用于接收各信息处理设备上报的信息，并进行融合处理，形成情报信息。

优选地，每个传感器节点均由一传感器模块、RFID芯片模块、北斗模块、Zigbee模块、噪音抑制模块、增益放大模块和供电模块构成。

优选地，所述效用模型优化模块包括

模型建立模块，用于通过转发能量来体现各传感器节点之间的协同工作,将一个节点和沿着其路由路径的所有节点构成一个协作体,在此基础上进行效用模型的构建；

虚拟参数作动器，用于驱动参数变化的，与模型建立模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析模块针对不同的参数进行计算求解；

虚拟传感器，用来在效用模型中插入的可达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；

仿真分析模块，用于将输入可以划分为单元、特性、载荷、设计变量、设计目标和设计约束的仿真算法和仿真方法；

所述虚拟参数作动器通过驱动仿真分析模块循环执行并将结果反馈给仿真分析模块，所述仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，所述虚拟传感器接收并自动显示结果。

优选地，在无信号时，可通过北斗模块进行形成的情报信息的传输。

优选地，所述北斗模块通过短报文通讯进行输出的传输。

优选地，还包括中继设备，基于链路最小原则接入由情报融合设备、信息处理设备及传感器构成的无线传感器网络，用于各层之间信息的中继转发。