[发明专利]无线传感器网络节点的智能唤醒方法

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络节点的智能唤醒方法，包括将监视区域划分网格，获取传感器位置信息；确定网格的重要程度；计算传感器节点的有效监控范围；获取属于传感器有效监控范围内的网格；计算所有网格的监测效率：计算每个节点感知区域权重；计算每个节点的唤醒概率；依据唤醒概率对节点进行唤醒。本发明创新性引入“重要程度”和“有效范围”的概念，将单个传感器的感测范围的重要性量化，唤醒概率由量化值决定；以这种方式，工作节点的数目被减少，能在保证监视性能的同时节省了更多的能量；本发明还引入重要度自适应处理过程以调整因错误的先验信息和环境变化引起的偏差。本发明能量开销小，可以在低能量开销的情况下准确进行目标监控。

技术领域

本发明属于测控领域，具体涉及一种无线传感器网络节点的智能唤醒方法。

背景技术

随着集成电路、数字信号处理、微机电系统(MEMS)和低范围的无线电电子设备的成熟，无线传感器网络(WSN)因其广泛的应用前景吸引了众多研究人员对其进行研究。无线传感器网络能够帮助人与物理世界进行远程互动，其应用包括战场监视、目标跟踪、环境监测等。通过应用无线传感器网络对目标进行监测，可以得到一些关键信息，以预测监测目标的运行状况。

无线传感器网络最显著的特点是能量受限。传感器节点往往由电池提供能量，因而电池提供的能量储备是有限的。此外，由于具体使用情况和场合不同，一些节点上的电池往往还不能进行充电。因此，减少能源消耗，最大限度地提高系统的寿命是设计无线传感器网络时需要考虑的一个非常重要的问题。

一般来说，传感器节点的能耗由三部分组成：微处理器模块，无线通信模块和感光芯片模块。当传感器节点处于工作状态的时候，传感器模块通常处于活动状态，无线通信模块在需要的时候也会处于活动状态。因此，可以通过对微处理器、无线通信模块和传感器模块进行适当控制从而达到节省能量的目的。

在无线传感器网络中，相邻节点共享公共的感测任务，这意味着不是所有的传感器都需要在整个系统寿命周期中执行感知任务。也就是说，只要有足够的工作节点，整个系统的功能将不会受到某些休眠节点的影响。因此，如果可以很好的调度传感器的感知任务，可以利用冗余延长系统的寿命。

但是，现有的方法主要集中在如何以能量消耗作为代价的情况下提供全部或部分感知覆盖。目前的方法把不同监测区域看成具有相同的重要性。然而，在大多数情况下这种方法并不适用，因为在实际中并不可能所有监测区域的重要程度均相同。而且，单个传感器节点并不可靠，其监控可能会失败或感测数据容易因为背景噪声而被扭曲，引起错误报警，因此根本不足以依靠单一传感器来维护的一个重要区域，因此，现有的方法已经不满足当今传感器网络的发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够以较低的能量开销进行较高效率的目标监测、而且监测精度高、监测效果好的无线传感器网络节点的智能唤醒方法。

本发明提供的这种无线传感器网络节点的智能唤醒方法，包括如下步骤：

S1.将监视区域划分为M×N的网格，并获取监视区域内的传感器位置信息；

S2.根据步骤S1获得的传感器所在位置的重要程度，确定每个网格的重要程度：传感器所在位置越重要，传感器所在网格的重要程度越高；

S3.计算每个传感器节点的有效监控范围；

S4.获取所有网格中属于步骤S3得到的传感器有效监控范围内的网格；

S5.采用如下算式计算步骤S4中所有网格在t时刻的监测效率：

式中F_ij(t-1)为网格在t-1时刻的监测效率；a_ij为网格的重要程度；

S6.采用如下算式计算每个节点感知区域在t时刻的权重：