[发明专利]一种适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法

说明书

本发明公开了一种适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法，包括：非接触式充电WSN网络部署阶段、建立充电分簇、建立通信分簇、构造充电节点序列、启动充电模式、完成充电模式和恢复运行模式七个阶段。本发明简单、容易实现，根据非接触式充电类型无线传感器网络实际情况设计分簇路由方法，适用于给传感器网络节点进行电能的补充。本发明使用充电序列中的节点由低能耗通电模式转换为充电模式下进行充电，保证充电序列的充电电压与节省能耗。本方法设计分簇在逻辑上分为充电分簇和通信分簇，能够有效避免干扰对充电序列外正常低能耗通信状态节点的通信，并且保证了全网的节点都能工作在能量阈值之上。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体是一种适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法。

背景技术

传统无线传感器网络中的节点的电能是有限的，在其电能耗尽时补充电能不易再次充电，只能通过各种节能算法尽量减小能量的耗损，能量耗尽时该节点即报废，严重影响了整个WSN网络的使用效果与生命周期。

随着非接触式充电技术，又称作无线充电或感应充电的趋近成熟的应用，将该技术应用于无线传感器网络中可以有效地解决其各个节点的电能补充问题。非接触式充电技术通过微波、磁共振和电磁感应三种方式进行能量传输，是一种已经趋近成熟的无线能量传输技术。非接触式可充电无线传感器节点通过节点加上耦合磁共振或者谐振电路模块实现非接触式充电。为了要在这种非接触式充电型的WSN即Wireless Sensor Network无线传感器网络中及时有效的对各节点的电能进行补充。在不影响WSN的正常使用以及避免节点在电池耗尽后来不及充电而报废的前提下，提出一种WSN充电状态与正常状态时切换的网络分簇路由方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简单、容易实现的适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法，包括：非接触式充电WSN网络部署阶段、建立充电分簇、建立通信分簇、构造充电节点序列、启动充电模式、完成充电模式和恢复运行模式七个阶段；具体步骤为：

1)非接触式充电WSN网络部署阶段

WSN部署后，汇聚节点广播初始化信息，各节点广播初始化信息并且确立路由表信息，将各节点相对位置及电量信息发送回汇聚节点；

2)建立充电分簇

节点加入哪一个簇区首先取决于物理的相对位置，第一级簇头由该簇区内距离汇聚节点的相对位置较近的节点担任；首先根据物理的相对位置划分多个为节点数量相等的簇区，设一个簇区内有n个节点，第i个簇头CH_i的选取依据为节点N_i距离其他节点的物理相对位置最短；

3)建立通信分簇

正常的通信分簇采用现有成熟的HEED算法，该算法固定分簇半径，从而减少充电分簇在切换到充电模式时对通信分簇的正常通信影响，在构建通信分簇时，选簇头绕开充电分簇簇头；

4)构造充电节点序列

当节点N_i的电能到达阈值时，N_i向该簇区的充电簇头CH_i发送消息包，CH_i将自身信息加入消息包并逐级返回给下级，最终消息包被传递给汇聚节点；汇聚节点收到低电消息包，立刻通过消息包中的返回路径逆序开始构造充电节点序列；

5)启动充电模式