[发明专利]一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在于包括如下步骤：

1)预测目标的位置和速度：目标进入无线传感器网络，距离目标最近的传感器节点被 唤醒作为任务传感器节点，该任务传感器节点用来跟踪移动目标，运用状态估计方法来预 测移动目标的位置和速度；

2)形成一个动态分组：在当前时刻以移动目标的位置为参考位置，利用当前时刻的任 务传感器节点去唤醒距离目标位置最近的传感器节点，接着唤醒距离目标第二近的传感器 节点，如此下去，唤醒第M近的传感器节点，共M个被唤醒的传感器节点形成一个动态群 组集合G，并定义距离目标位置最近的传感器节点为群组中心节点，动态群组集合G中离 群组中心节点最远的传感器节点为群组边缘节点，群组中心节点与边缘节点之间的距离为 群组半径，M大于或等于2，且小于无线传感器网络中所有传感器节点的数目；

3)在动态群组集合G中，当前时刻的任务传感器节点根据动态群组集合G中传感器节 点在采样期间平均能量消耗和预测精度，选择采样间隔并调度下一个任务传感器节点作为 工作节点；

4)群组中心节点判断移动目标是否已经脱离动态群组集合G，如果移动目标没有脱离 动态群组集合G，则重复步骤3)～4)；如果移动目标已经脱离动态群组集合G，则重复步 骤2)～4)，持续跟踪目标。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在 于，所述的步骤1)中的状态估计方法中，如果系统模型是线性函数，利用卡尔曼滤波和 滤波移动目标的位置；如果系统模型是非线性函数，则利用扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼 滤波或粒子滤波中的一种滤波方法来预测和滤波移动目标的位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在 于，步骤2)中所述M的取值大小是可变的，根据传感器网络中传感器节点分布的密度进 行取值。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在 于，步骤2)中的动态群组集合G包含M个被唤醒的传感器节点的相关信息，该相关信息 包括传感器节点的标识号、位置坐标和能量。

5.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在于， 步骤3)进一步包括：

3.1)当运用滤波方法预测后，动态群组集合G中没有一个传感器节点满足精度要求， 则采用最小的采样间隔，同时根据预测精度和采样期间平均能量消耗的加权平均作为代价 函数，在群组集合内使代价函数值最小的传感器节点作为下一时刻的任务传感器节点；

3.2)当运用滤波方法预测后，如果动态群组集合G中至少有一个传感器节点满足精度 要求，在动态群组集合G内所有满足精度要求的传感器节点中，选取采样期间平均能量消 耗最小的传感器节点作为下一个任务传感器节点。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在 于，步骤3)中的采样期间平均能量消耗为节点消耗的总能量除以采样间隔，消耗的总能 量是传感器节点发送数据，接收数据和处理数据所消耗的能量总和。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在 于，步骤3)中的预测精度为预测轨迹与实际目标移动轨迹在水平方向和竖直方向上的误 差平方之和的二次方根。

8.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的动态群组调度方法，其特征在 于，步骤4)中的群组中心节点判断移动目标是否已经脱离动态群组集合G的方法是：如 果移动目标与群组中心节点的距离大于群组半径，则认为移动目标已经脱离该群组集合； 否则认为移动目标还在该群组内。