[发明专利]煤矿巷道的无线传感器网络及其分布式功率控制方法

权利要求书

1.一种煤矿巷道的无线传感器网络，其特征在于，在巷道每隔一段不超过Sink最大通信半径的随机距离设置一个Sink，每个Sink通过GPS或者定位机制获得自身位置信息，每个Sink在其通信半径内广播功率控制消息PCM，每个Sink接收某一区域内sensor节点的监控信息，并将收集的信息传送到巷道口的矿用通信交换机，最终传送到地面控制中心。

2.如权利要求1所述的煤矿巷道的无线传感器网络的分布式功率控制方法，其特征在于，设网络中sensor节点个数为N，Sink个数为k，分布在一个狭长的L×W矩形区域内，L、W分别为巷道长和宽，并且L＞＞W，sensor节点和Sink一旦部署完毕，位置固定；sensor节点和Sink的发射功率可控，并且根据接收信号的强度推算出节点之间的距离和接收功率大小；控制方法包括如下步骤：

步骤一，每个Sink利用定位算法获得自身的坐标信息，然后通过广播邻居Sink发现握手包和PCM消息，告知邻居Sink各自的位置信息，Sink收到握手包后，根据握手包中的Sink标识ID，由Sink ID最小的Sink与矩形区域相应顶点的距离作为无线射程，此时，在该Sink的无线射程圆和矩形边界有4个交点，其他的Sink在选择合适的无线射程时，与矩形边界也有4个交点；

步骤二，确定各Sink的通信半径R_Si，公式为：

RSi=xSi2+ySi2i=1RSi=((xSi-xS(i-1))-RR(i-1)2-yS(i-1)2)2+ySi22≤i≤k]]>

其中，Si为第i个Sink，x_si,y_si为Si的坐标；

步骤三，计算各Sink的发射功率P_t，公式为：

其中，P_r表示节点的接收功率，P_t表示节点的发射功率，g_t和g_r表示发送天线和接收天线的增益，d表示发送节点和接收节点之间的距离，λ表示由载波频率所决定的载波波长；

步骤四，利用Voronoi scoping算法进行分簇获得V_m；

步骤五，各分簇内的sensor节点和所在分簇的Sink通信。

3.如权利要求2所述的分布式功率控制方法，其特征在于，步骤二中，在每个Sink计算获得自己的无线射程后，处于Sink ID最大的Sink节点，假设其原始通信半径为r_i，计算出自身与对应矩形顶点的距离Dis(r_i，vert)，并与当前的无线射程进行比较，Dis(r_i，vert)表示Sinki与对应矩形顶点vert的欧几里得距离，即：

Dis(m,n)=(xm-xn)2+(ym-yn)2]]>

若r_i≥Dis(r_i,vert)，则将r_i作为最终通信半径；否则，将Dis(r_i，vert)作为最终通信半径。