[发明专利]一种无线传感器网络中继节点布设方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络构建方法，具体地讲是一种无线传感器网络中继节点的布设方法。 

背景技术

无线传感器网络是一种具有感知功能的数据通信网络，是物联网的重要组成部分之一，集数据采集、数据处理和数据传输与目标控制于一体，应用覆盖面涉及到国防军事、环境监测、健康监控、智能交通、目标跟踪、公共安全等。具有低功耗、多节点的分布协作能力，能够实时感知、采集各种环境下的数据或目标信息，并以多跳的方式将数据传送到监测中心，拓宽了人类社会对物理世界的感知与信息交互能力。 

无线传感器网络的特点是监测范围广、部署简单、成本低、电池供电、多跳式传输数据，无线传感器网络要求每个中继节点的能耗均衡，避免因为某一个中继节点能量耗尽而导致网络功能缺失或者整个网络瘫痪的现象出现。目前常用的无线传感器网络中继节点布设方法主要有两种，1、为达到降低成本的目的，片面地追求中继节点数量最少；2、为达到高可靠性性的目的，一味地增加中继节点的数量。 

以上无线传感器网络中继节点布设方法的缺点是：片面地追求中继节点数量最少，表面上看是降低了无线传感器网络的布设成本，但是存在个别中继节点数据通信量过多、使该节点能耗过大而过早死亡的问题，当一个中继节点死亡后就会使经由该中继节点的数据通信链路中断、相关传感器节点与汇聚节点之间就无法正常通信，进而导致整个网络瘫痪；一味地增加中继节点数量，一定程度上可以提高无线传感器网络数据传输的可靠性，但也出现了很多中继节点承担的数据中继工作量少、资源浪费的现象。所以，合理选择无线传感器网络中继节点的布设位置，使无线传感器网络具有寿命长、效率高、成本低，对推进无线传感器网络的应用及发展具有十分重要的意义。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种适用于传感器节点位置与汇聚节点位置已经确定的无线传感器网络的中继节点布设方法，具有中继节点能耗均衡、网络整体寿命长、网络可靠性高的特点。根据本专利技术，可以在传感器节点与汇聚节点位置确定的前提下，使用计算机实现无线传感器网络构架的设计，再据此进行现场施工，所以也具有施工成本低、效率高的特点。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是： 

一种无线传感器网络中继节点布设方法，所述无线传感器网络包括传感器节点、中继节点、汇聚节点、数据传输通道、监测中心、监测区域；所述传感器节点布设在无线传感器网络监测区域内需要监测数据的监测点位置，中继节点承担传感器节点与汇聚节点通信的中继工作，中继节点采取多跳的方式建立传感器节点与汇聚节点之间的通信路径，汇聚节点承担汇聚所有传感器节点监测到的数据的工作，监测中心承担着远程处理监测数据的工作，数据传输通道承担着汇聚节点与监测中心之间的通信工作，数据传输通道可以是无线数据传输通道也可以是有线数据传输通道；所述无线传感器网络中继节点布设方法的特征在于将由传感器节点、中继节点、汇聚节点构成的无线传感器网络区域网格化处理，网格的交叉点作为布设中继节点的候选位置，传感器节点可以布设在网格交叉点，也可以不布设在网格交叉点，汇聚节点布设在便于与外界通信的网格交叉点。

一种无线传感器网络中继节点布设方法，其特征在于，传感器节点采取多跳的方式经由中继节点与汇聚节点建立通信路径，通信路径分主路径与辅路径，主路径有一条，辅路径可以是一条也可以是多条，主辅路径彼此不使用同一个中继节点。该条作为本发明所述中继节点布设方法的第1个约束条件。 

一种无线传感器网络中继节点布设方法，其特征在于，传感器节点与汇聚节点之间建立的通信路径所涉及到的中继节点数量不超过规定上限值，其上限值根据传感器节点与汇聚节点的距离设定。该条作为本发明所述中继节点布设方法的第2个约束条件。 

一种无线传感器网络中继节点布设方法，其特征在于，传感器节点与汇聚节点之间经由中继节点所建立的通信路径不可逆。该条作为本发明所述中继节点布设方法的第3个约束条件。 

一种无线传感器网络中继节点布设方法，其特征在于，传感器节点与汇聚节点之间建立的通信路径所涉及到的中继节点的通信容量不超过规定上限值。该条作为本发明所述中继节点布设方法的第4个约束条件。 

本发明在使用过程中，首先要明确监测区域内传感器节点与汇聚节点的位置坐标，然后依据图2步骤，从多个中继节点候选位置中确定最合适的中继节点设置位置，算法可以采用穷举法、贪婪算法、人工神经网络算法、A*算法等。 

图2表示的是本发明的具体操作步骤。