[发明专利]面向目标跟踪应用的无线传感器网络路由选择方法

权利要求书

1.一种面向目标跟踪应用的无线传感器网络路由选择方法，由两个部分组成：

(1)sink节点到目标的查询数据包转发方法QPR：采用基于目标活动区域的贪婪转发和受限泛洪相结合的转发策略；

(2)目标到sink节点的汇聚数据包贪婪转发方法APR：采用基于sink节点位置的贪婪转发和节点剩余能量相结合的转发策略，其中

贪婪转发和受限泛洪相结合的转发策略为：转发节点的选择需要同时满足以下条件：

(1)处在sink节点的LFZ中；

(2)是当前节点的一跳邻居；

(3)比当前节点更靠近目标，即按照下式选择下一跳节点：

LFZ(v^(cur))＝{v^(j)|v^(j)∈LFZ(sin k)}∩{v^(k)|v^(k)∈nbr(v^(cur))，

且

其中，v^(cur)和v^(next)分别为当前转发节点和下一跳转发节点，LFZ(sin k)为sink节点的受限泛洪节点集合，nbr(v^(cur))是v^(cur)的一跳邻居节点集合，和X_O分别表示当前节点和目标区域中心的地理位置，|X_k-X_O|和分别表示某一节点v^(cur)的某一邻居节点v^(k)和v^(cur)与目标区域中心的欧氏距离；

基于sink节点位置的贪婪转发和节点剩余能量相结合的转发策略为：数据包在从目标节点到sink节点的汇聚路由过程中，选择具有最小估计代价c(v^(next)，X_s)的v^(next)作为下一跳节点：即按照下式选择下一跳节点：

其中，v^(cur)和v^(next)分别为当前转发节点和下一跳转发节点，nbr(v^(cur))为当前转发节点的一跳邻居节点集合；

节点选择的估计代价c(v^(next)，X_s)的计算方法是综合考虑距离和节点能量，某一节点v⁽ⁱ⁾到sink节点的估计代价c(v⁽ⁱ⁾，X_s)表示为：

c(v⁽ⁱ⁾，X_s)＝α||v⁽ⁱ⁾-X_s||₂-(1-α)E(v⁽ⁱ⁾)

其中X_s为sink节点的地理坐标，α为一可调的权值，E(v⁽ⁱ⁾)表示节点v⁽ⁱ⁾的剩余能量，从式中可以看出代价函数综合考虑了节点与sink节点的距离和节点的剩余能量，当所有邻节点剩余能量相等或取α＝1时，这种算法就演变为传统贪婪算法即选择距离目标最近的邻节点作为下一跳节点；当距离相等或取α＝0时，选择具有最大剩余能量节点为下一跳节点。

2.根据权利要求1所述的面向目标跟踪应用的无线传感器网络路由选择方法，其特征在于：所述方法的具体步骤是：

步骤1：执行网络初始化过程，节点间通过信息交换获取邻居信息，并在路由表中保存一跳邻居信息；

步骤2：节点收到数据包后，首先通过目的节点ID判断该数据包是由sink节点发出的查询数据包还是从目标区域发来的汇聚数据包；

步骤3：如果是查询数据包，则执行步骤4；否则执行步骤5；

步骤4：启动sink节点到目标的查询数据包转发方法；

步骤41：按照贪婪转发与受限泛洪相结合的原则确定当前节点的受限泛洪区域LFZ；

步骤42：判断LFZ是否为空集，如果为空集则执行步骤421，否则执行步骤423；

步骤421：空洞存在，放宽受限泛洪条件，重新确定节点的LFZ；

步骤422：按松弛的LFZ泛洪查询数据包；

步骤423：按LFZ泛洪查询数据包；

步骤5：启动目标到sink节点的汇聚数据包贪婪转发方法；

步骤51：按照贪婪转发和剩余能量相结合的原则计算邻居节点的估计代价，找出具有最小代价的节点；

步骤52：判断该节点的最小代价是否小于当前节点的估计代价，如果不小于，则执行步骤521，否则执行步骤524；

步骤521：存在空洞，放宽贪婪转发条件，重新选择下一跳节点；

步骤522：如果所选择的节点恰好为当前节点的上一跳节点，说明存在路由死循环，转步骤523，否则转步骤524；

步骤523：启动后退一跳重新路由机制，当前节点通知其上游节点重新选择下一跳节点，且在选择时不考虑自己，上游节点转步骤51；

步骤524：该节点作为当前节点的下一跳节点；

步骤525：当前节点转发汇聚数据包。