[发明专利]一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法

说明书

本发明公开了一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法，方法的核心技术在于可信的簇头选举、无人机飞行轨迹的选择以及节点可信度的动态更新。在每一轮数据收集中，首先根据初始可信度随机选择节点，或根据之前经过评估得到的可信度数据选择可信度较高的节点作为簇头，然后根据簇头序号随机生成多种无人机飞行路径方案，并通过综合评价指标选择效果最好的路径，当无人机完成数据收集后，对节点信任度进行评估，识别恶意节点，提高数据收集质量。同时由于本文方法采用无人机完成数据收集，故有效降低了网络中核心节点的能量消耗，提高了网络寿命。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是一种无线传感网络中基于无人机的可信数据收集方法。

背景技术

无线传感网络是一种由众多传感器组成的通信网络，这些传感器往往分布在不同的地理区域，对某一特定现象进行感知并进行相关数据的采集，然后通过无线传感网络将数据统一发送至一个目标节点——汇聚节点，汇聚节点负责收集网络的感知数据。

由于传感器的能量消耗，主要集中在数据发送与数据接收，所以距离汇聚节点较近的节点，往往承担着更多的数据转发任务，因而能量消耗也更大，当节点因为能量耗尽而死亡，则会导致无线传感网络的功能受损而不能正常运行，因此人们将无线传感网络的寿命定义为网络中第一个节点死亡所经历的时间。为了能够均衡网络的能量消耗，延长网络寿命，目前已有很多发明方法做出了贡献，例如可移动汇聚节点，通过不断改变汇聚节点的位置，使得网络能耗中心也不断改变，从而均衡整个网络的能量消耗，但是这种方法存在一定的局限性。在现实环境中，传感器部署的位置往往是固定的，移动传感器所需要耗费的代价较大，故这种方法不太现实。

随着无人机技术的成熟，将无人机与无线传感网络结合成为了新的研究热点，通过无人机完成网络数据的收集，可以大幅降低节点的能量消耗，延长网络寿命。但是目前的方法中网络中簇头的位置时固定的，没有考虑到簇头节点仍然承担着更多的数据转发任务，因而存在着进一步的优化空间，同时也少有方法考虑到网络中存在不可信的恶意节点，这些节点会严重影响整个网络的数据收集质量。

发明内容

本发明提供一种能有效降低网络节点的能量消耗、延长网络寿命，并精确的评估网络中节点的可信度的基于无人机的无线传感网络数据收集方法。

为实现上述目的，本发明提供一种基于无人机的可信数据收集方法，包括如下步骤：步骤一、根据节点的可信度选择网络的簇头节点，将网络分簇，使得每个簇中包含一个簇头，其他节点按照就近原则加入到不同的簇中；步骤二、综合考虑簇头可信度，网络能耗以及无人机飞行距离选择一条无人机数据收集路径，无人机依次经过路径上的各个簇头，簇头将其所在簇内节点的感知数据发送至无人机，无人机最终将数据汇总发送至汇聚节点；步骤三、重新评估网络中节点的可信度，并根据评估结果在下一轮数据收集过程中重新选择可信度高的节点作为网络的簇头节点。当下一轮数据收集开始时，返回步骤一；上述基于无人机的可信数据收集方法，能有效降低网络能耗、延长网络寿命，提高网络收集数据的可信度。

本发明的有益效果是：本发明使用无人机完成数据收集和传输，从而降低了节点的数据传输能耗，从而延长了网络寿命。在簇头选举的过程中，仅选择具有较高可信度的节点作为簇头，从而保证网络数据的可信度，并在多轮数据采集的过程中，不断更新网络中各个节点的可信度数据，并重新选择可信度高的节点作为簇头，通过这种方式迭代逼近各个节点真实的可信度，识别恶意节点，保证网络的数据质量。

附图说明

图1为本发明实施例基于无人机的飞行路径示意图。

图2为本发明实施例无线传感网络总能量消耗示意图。

图3为本发明实施例无线传感网络寿命对比示意图。

图4为本发明实施例无人机平均飞行距离对比示意图。

图5为本发明实施例无人机收集数据的准确率对比示意图。