[发明专利]一种基于可充电无线传感器网络的重复博弈路由方法

说明书

本发明公开了一种基于可充电无线传感器网络的重复博弈路由方法，该方法包括下述步骤：在无线传感器网络的监测区域布置多个初始能量值相同的节点，根据面积大小和sink节点对所有节点进行区域分簇；每一轮数据传输中，随机选取一个节点作为源节点，数据包发送到sink节点；源节点所在区域内的其它节点对是否进行源节点数据包的转发工作进行策略博弈，并给出自身竞选簇头节点的效用值；源节点从竞选节点中选择效用值最大的同簇节点作为簇头，并将数据信息转发到簇头；簇头向sink节点传输信息，成功接收到数据信息后，通知无人机对本轮簇头进行充电。本发明有效提高无线传感器网络节点的合作性，解决节点能耗和信息传输路线的问题，延长整个网络的工作寿命。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体涉及一种基于可充电无线传感器网络的重复博弈路由方法。

背景技术

目前，无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)技术已经被应用在很多新兴领域，并在其中发挥了重要作用，如应用于智能家居行业、国家军事安全领域、自动化工业生产领域、智慧农业调控系统、日常人体健康监测等，都不可避免地运用到了无线传感器网络技术，目前急需解决方案的难题是找到延长无线传感器网络的工作寿命的方法。当前主要研究方向是开发尽可能地节省传感器节点自身能量消耗的运行方法，以提高传感器节点续航能力。因为在实际应用的场景中，无线传感器节点是用来代替人进行信息收集工作的，所以其大多被布置在环境条件较为恶劣的地方，而且为了确保收集到的数据信息具有一定的全面性、准确性，在一个无线传感器网络中所需要用于布置的传感器节点数量一般较大，从技术角度上较难实现频繁的人工充电。因此，探索在不影响无线传感器网络总体性能的情况下，传感器节点如何以最节省能量的方式工作就显得十分有意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供一种基于可充电无线传感器网络的重复博弈路由方法，本发明将博弈论知识与WSN技术相结合，针对数据转发阶段中下一跳节点的选择进行设计，形成了一种重复博弈路由协议，该协议能够有效提高无线传感器网络节点的合作性，结合UAV充电技术使网络持续不断运行且能耗均衡，解决了节点能耗和信息传输路线的问题，延长了整个网络的工作寿命。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种基于可充电无线传感器网络的重复博弈路由方法，包括下述步骤：

在无线传感器网络所监测的区域中布置多个初始能量值相同的节点，根据面积大小和sink节点所在处对所有节点进行区域分簇；

分簇完成后，构建效用值模型及构建结合充电的奖励机制；

在每一轮的数据传输中，随机选取一个节点作为源节点，数据包发送到sink节点；

源节点所在区域内的其它节点对是否进行源节点数据包的转发工作进行策略博弈，并给出自身竞选簇头节点的效用值；

源节点从竞选节点中选择效用值最大的同簇节点作为簇头，并将数据信息转发到簇头；

簇头向sink节点传输信息，sink节点成功接收到数据信息后，通知无人机UAV对本轮簇头进行充电。

作为优选的技术方案，所述根据面积大小和sink节点所在处对所有节点进行区域分簇，具体步骤包括：

以sink节点为中心，向其四周平均划分面积形状相同的正方形区域，区域的边长应小于设定倍数的节点间通信阈值，区域数量多少由无线传感器网络需要覆盖监测的面积大小决定；

节点根据自身所在的区域进行分簇，在同一片区域内分布的节点归为同一簇；该分簇模型前提条件是：节点在布置之后位置不再改变，所有节点的位置都可被获知，每个节点知晓其同一簇的其它节点的所有信息。

作为优选的技术方案，所述构建效用值模型具体步骤为：