[发明专利]无线传感器网络中移动数据的采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络中移动数据的采集方法。

背景技术

目前，数据采集问题是无线传感器网络中研究最广泛问题之一，一般说来，一个部署好的无线传感器网络是由一组无线传感节点（通常由电池提供电力）组成，每个无线传感节点都装配了一些不同类型的传感器例如温度传感器、湿度传感器等。通常，一个部署好的传感器节点有它固定的位置，其对周边环境进行取样，然后将数据包通过一跳或者多跳传输到预先定义的汇点。然而，考虑到部署的无线传感器网络规模的大小。例如，在用于检测二氧化碳的无线传感器网络中，两个相邻的传感器节点（即它们在一跳范围内是相邻的）由于路由选择和任务调度的不同，执行的任务数量可以相差很多倍。这一方面将直接导致一些“关键”的节点能量消耗快速，降低网络的寿命。另一方面，当网络中的数据采集节点将采集的数据包汇集到汇点的过程中，由于网络拥塞，也会直接导致数据包的丢弃和丢失情况。例如，在用于检测二氧化碳的无线传感器网络中，大约有20%数据包在到达汇点之前要传输超过十五跳。显然，丢失的数据包已经传输了很长的距离，导致了网络资源的浪费。虽然限制网络中数据包的转发的生命周期可以缓解这种情况，可是合理的设置数据包转发的生命周期是一个比较困难的问题。

在无线传感器网络的另一个应用方案中，一组传感器节点被部署在森林中固定的位置，它们监测周边环境，并周期性地采集数据和存储所有当地的数据。一些森林管理者携带手提设备按照设计好的路线在森林里巡游，当它们到达部署的一些传感节点的传输范围内时，手提设备将直接采集数据。在这种类型的应用中，特别是对于一些部署在外部环境的无线传感器网络，传感器节点的可访问性需要仔细考虑，例如，一些传感器节点可能部署在水中，或者悬崖周边，或者对森林管理者来说不能够轻易靠近的危险区域。因此，如果一些节点不能够直接靠近（或者说它们的数据无法直接获取），那么就需要有其他节点承担起为他们转发数据包的责任。

此外，在各项异性的无线传感器网络中节点可能具有不同的性能（例如，不同的缓冲区大小、不同的计算和传输能力等），甚至在各项同性的无线传感网中，当传感器节点被部署和运行一段时间后，它们也许会有不同的剩余能量。考虑到这种情况，理论上应该让性能更好的一些节点（拥有更多可用的能量，更大的缓存，更长的传输距离等）承担更多的数据转发责任。上述几种情况在传统无线传感器网络的移动数据采集过程中普遍存在，如果解决不好将会直接导致传感器节点的高能耗、降低数据包传输的可靠性和整个无线传感器网络的实用性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无线传感器网络中移动数据的采集方法，其能够减少移动数据采集过程中节点的能量消耗，提高数据包传输的可靠性，使得无线传感器网络更具实用性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种无线传感器网络中移动数据的采集方法，令无线传感器网络中节点的集合V={v₀,v₁,v₂,...,v_n}，其中，v₀为移动汇点，v₁,v₂,...,v_n为静态节点；当不考虑静态节点v_i与移动汇点v₀之间的数据传输距离r时，获取移动汇点v₀的移动数据采集路径的方法具体包括如下步骤：

A、基于节点之间的可访问性，获取无线传感器网络的覆盖节点集组C，其中，1≤i≤n，C={Cv₀,Cv₁，...,Cv_n}，Cv₀为移动汇点v₀的覆盖节点集，Cv₁，...,Cv_n为静态节点v₁,v₂,...,v_n对应的覆盖节点集；

B、根据所述覆盖节点集组C，利用GST（Group Stennier Tree）算法获得一个最小长度的GST，假设为T，其中，T至少连接了覆盖节点集组C中每个覆盖节点集中的一个节点，T=(V_T,E_T)，V_T=V'∩V，V'为T上所有静态节点的集合，V为T上附加的Steiner节点的集合，E_T为T上所有边的集合；