[发明专利]一种节点动态覆盖驱动的无线网络路由路径规划方法

说明书

本发明公开了一种节点动态覆盖驱动的无线网络路由路径规划方法，包括以下步骤：通过驱动装置带动所述无线执行节点移动到网络指定位置；以所述位置传感器的输出作为反馈，在所述驱动装置带动下对发生漂移的无线执行节点进行位置更新；形成整个目标区域无线执行节点非均匀覆盖模型；将所述无线执行节点分为不同的簇；判断簇内节点相对几何距离和剩余能量是否最优；簇内无线执行节点向簇首节点传输数据，所述簇首节点沿邻居簇首节点将数据传输给中继节点。本发明提高了无线网络覆盖率和网络能耗，提高了监测区域感知参数的数据传输性能。

技术领域

本发明涉及一种节点动态覆盖驱动的无线网络路由路径规划方法，属于无线网络节点覆盖、路由路径及网络构建维护技术领域。

背景技术

随着电子技术、通信技术与组网技术的发展，使得无线节点具有成本功耗低和体积小特点的同时兼具感知和通信的功能，于通过无线的方式形成一个自组织网络系统，协作完成监测区域内的参数感知、数据处理、网络通信等任务，从而使无线传感器网络在环境监测、健康监护、工业监控及安全保障等方面获得了广泛的应用。不同于部分采用有线形式连接的监测网络，存在安装困难、自适应性差等缺点，一旦网络中出现故障，有线网络就会失效，无线网络具有无需固定设备支撑，可以快速部署、同时具有易于组网、不受有线网络约束的优势，非常适合难以使用传统有线通信机制的恶劣环境，来实施实时、高效的环境与设备监测。

无线节点在目标区域执行长时间监测任务时，复杂环境容易使得无线节点发生漂移，影响无线网络覆盖和数据传输的质量。在无线节点能量受限及面对诸多监测任务的情况下，需要对漂移的无线节点进行网络覆盖优化和路由规划，从而优化网络覆盖、数据传输及生存时间等服务质量。借鉴于移动机器人的虚拟力算法，将传感器节点等效为机器人，当两个传感器节点间距离大于阈值时节点受到吸引力作用而越来越近，当两个传感器节点间距离小于阈值时节点受到排斥力作用而越来越远，且在部署过程中需要考虑热点和障碍物区域对覆盖性能的影响。同时，无线节点携带电池工作中需通信过程需要消耗能量，对无线节点根据节点通信能力进行分簇，簇内节点通过簇首给中继节点传输数据，在减少数据传输路由减少传输误码率的同时，能够有效地延长无线网络的生存时间。因此，针对目标区域拓扑结构特点和特定的监测任务，研究无线传感器节点的覆盖部署和路由路径是构建无线网络的基础。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种节点动态覆盖驱动的无线网络路由路径规划方法，本发明提高了无线网络覆盖率和网络能耗，提高了监测区域感知参数的数据传输性能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明通过对一类无线节点移动使得网络存在覆盖盲区和无法连通的问题，提出采用覆盖驱动的无线路由路径规划方法。

本发明的一种节点动态覆盖驱动的无线网络路由路径规划方法，包括以下步骤：

1)采用包含无线执行节点和中继节点的无线网络对目标区域进行监测(监测有很多种，温度、湿度、振动、信号到达强度等等，目的就是实时掌握这些参数以为预警预报乃至于控制基础，为现有技术，此处不再赘述)，通过驱动装置带动所述无线执行节点移动到网络指定位置，在所述无线执行节点安装位置传感器；

2)所述无线执行节点受到步骤1)中的外界作用力干扰后，无线执行节点坐标漂移，即其初始坐标和网络拓扑结构动态变化；以所述位置传感器的输出作为反馈，在所述驱动装置带动下对发生漂移的无线执行节点进行位置更新；

3)采用改进虚拟力法对边界区域、中继节点和障碍物区域分别设定差异虚拟力系数，包括不同的吸引力系数和排斥力系数，形成整个目标区域无线执行节点非均匀覆盖模型(如果所有节点具有相同的作用力系数，则无线节点呈现均匀部署；由于整个无线节点间具有不同系数的吸引力和排斥力系数，使得无线执行节点呈现非均匀部署的)；