[发明专利]基于冗余节点融合的能量平衡多轨道移动数据收集方法

摘要

基于冗余节点融合的能量平衡多轨道移动数据收集方法，涉及无线传感器网络移动数据收集方法，首先建立分扇的多层网络模型，然后基于移动数据收集装置完成一次数据收集后，监测区域内各环任意节点能耗相同的能量平衡最优目标，得到移动数据收集装置的运行路径，进一步通过对移动数据收集过程中网络内节点进行冗余融合控制，使得在实现能量平衡的同时，提高了网络的寿命，更进一步降低了网络的能耗。

主权项

基于冗余节点融合的能量平衡多轨道移动数据收集方法，其特征在于：（1）、建立分扇的多层网络模型以正m边形为二维监测区域，监测区域依照节点通信半径r被划分为n环，离监测区域中心最近的环为环，每环的宽度为2r，监测区域以正m边形的中心为顶点被平均分成m个扇区，传感器节点被随机均匀部署在整个监测区域中；（2）、移动数据收集装置MS按照的运行路径在监测区域的各个环中进行数据收集；其中，为MS在环内运行的圈数；所述通过如下步骤获得：①、建立能量平衡函数，式中，N代表监测区域内节点的总个数，代表MS按照的运行路径完成一个数据收集周期后，位于环内单位节点的总能耗；其中，，式中，为MS在环内运行的圈数，为MS在环内运行一周，环内节点的平均能耗；②、在满足能量平衡最优值的情况下，由通过线性规划得到MS每环运行圈数的最优解；③、当步骤②得到的的解为非整数值时，取最接近的整数值作为MS在各环内运行的圈数，从而得到能量平衡的MS的运行路径；（3）、MS按照的运行路径在监测区域的各个环中进行数据收集的过程中，按照下述方法对监测区域内各节点进行控制：①、确定监测基数，监测基数为达到用户需要或者覆盖需要的最小节点数，当节点数目大于监测基数时判定为冗余，冗余倍数为节点数目与监测基数的比值；②、根据冗余倍数计算出监测区域内当前扇区各环的节点数目为，其中，为J扇区第I环的节点数目；③、将监测区域内J扇区第I环这一分层均匀划分为个网格，划分方法为：将J扇区第I环所在的梯形区域的上、下两底分别均分为份，然后连接上、下两底的均分点，即成为网格；④、在每个网格内的个节点中，按照的概率选取格头节点作为通信节点，其他节点睡眠；选取方法为：每个网格内的节点随机产生0‑1之间的值，并与阈值比较，如果生成值小于阈值则被选中为格头节点，格头节点随后向网格内的其他节点广播选中消息，其他节点接到消息后进入睡眠状态，网络的监测任务由格头节点执行，当选过格头的节点不再被选中，直到所有节点都当选过格头节点后，进入下一轮选取；所述阈值，式中，k为之间的整数，即为轮数，g为当选过格头节点的集合。