[发明专利]一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法

权利要求书

1.一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，包括：

无线传感器网络包括部署在网络区域的多个移动Sink和普通传感器节点；移动Sink和传感器节点间松散时间同步；移动Sink沿移动轨迹移动至每个驻留点收集全网普通传感器节点的感知数据；

移动Sink根据驻留点周围节点的能耗信息，调整其移动轨迹；

移动Sink之间互相发送心跳包以监听其健康状态，当移动Sink未接收到某移动Sink发送的心跳包时，则判断此某移动Sink发生故障，相应健康的移动Sink全网广播调整网络拓扑，当故障移动Sink修复完成后，此移动Sink全网广播恢复网络拓扑；

普通传感器节点上传感知数据时，计算移动Sink节点在网络中的坐标信息，并选择位于驻留点且距离自身最近的健康移动Sink进行数据包的路由。

2.根据权利要求1所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，多移动Sink的时钟以Sink的SinkID中SinkID最小的移动Sink时钟为基准时钟，其余移动Sink均和基准时钟保持同步，全网节点和移动Sink之间的松散时间同步。

3.根据权利要求1所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，根据驻留点周围节点的能耗信息调整移动轨迹的具体步骤如下：

1)驻留点附近的节点还将自身的剩余能量信息E_res上传到移动Sink；

2)移动Sink在当前数据收集周期的最后一个驻留点完成数据收集，离开驻留点前将计算节点的平均能耗ΔE；当平均能耗ΔE超过阈值ΔE_th时，此时移动Sink向全网广播一个ADJ包，ADJ包包含移动Sink新一轮数据收集周期的起始点s_r(x_r，y_r)、新的移动轨迹长度l_r和新的移动速度v_r，该移动Sink在完成当前数据收集周期后在调整时间T_a内移动至新的起始点，并在T_a时间后开始进行新一轮的数据收集周期；如果ΔE未超过阈值ΔE_th时，移动Sink则维持上一轮的移动轨迹进行数据收集；

3)未调整轨迹的移动Sink接受到该ADJ包后，根据下式调整其移动速度：

v_i为Sink的移动速度为、l_i为移动轨迹的边长，i代表第i个Sink节点；

4)普通节点在接收到ADJ包后，更新保存的各移动Sink相关参数。

4.根据权利要求3所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，移动Sink新的起始点位置S_r(x_r，y_r)与其原起始点位置S_o(x_o，y_o)关系为：

其中d为新起始点与原起始点间距离，新轨迹比原轨迹大则取“+”号，反之取“-”号；

对应的，新的移动轨迹长度l_r与其原移动轨迹长度l_o关系为：

新的移动速度v_r与其原移动速度v_o关系为：

5.根据权利要求3所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，平均能耗ΔE为当前数据收集周期的平均剩余能量减去上一周期的平均剩余能量，当前数据收集周期和上一周期的平均剩余能量为所有驻留点附近节点的剩余能量的平均值。

6.根据权利要求1所述的一种高可用无线传感器网络移动数据收集方法，其特征是，普通节点计算任意时刻移动Sink在网络中的位置的过程为：

已知移动Sink的速度为v_i，移动Sink在驻留点处的驻留时间为T_s，在两驻留点间移动的时间为T_t，移动Sink各自移动轨迹边长为l_i，移动Sink因故障等原因离开网络的次数为c，移动Sink完成一轮数据收集周期所用时间T_r＝4n(T_s+T_t)；4n为驻留点个数；

当前数据收集周期移动Sink经过的时间移动Sink在当前数据收集周期经过的驻留点数量节点根据计算所得T_c、b信息计算出各个移动Sink在网络中的位置；

1)当0<T_c-(T_s+T_t)b≤T_t时，表示Sink节点正在移动中，此时，移动Sink经过的路程为：

[T_c-(T_s+T_t)b]v_i+bT_tv_i＝(T_c-T_sb)v_i

此时移动Sink的坐标(x_i，y_i)为：

2)当T_t<T_c-(T_s+T_t)b≤T_s+T_t且b≤4n时，表示移动Sink正在驻留点处，此时，移动Sink经过的路程为：

此时移动Sink的坐标(x_i，y_i)为：

3)当节点接收到ADJ包，b＝4，且T_t<T_c-(T_s+T_t)b≤T_a+T_t时，表示有移动Sink准备进行轨迹调整并正前往新的驻留点；

节点在计算得到各移动Sink节点的位置后，判断移动Sink处于移动还是驻留状态，若移动Sink在驻留点处，计算节点到移动Sink的距离，坐标为(x_j，y_j)的节点j到移动Sink(x_i，y_i)的距离为：

节点根据到各移动Sink的距离选择最近的健康移动Sink以多跳的形式将感知数据按照最短路径的原则进行路由；

若移动Sink正在移动，则：

1)当τ≤T_t时，节点直接把数据传输至Sink前往的驻留点一跳范围的邻居处进行等待；τ为网络的延迟要求；

2)当τ>T_t时，节点根据τ计算出Sink在不超过τ的时间内会经过的驻留点，并分别计算出到这些驻留点的距离；节点根据计算结果选择距离自己最近的驻留点，传输至该驻留点一跳范围的邻居处进行等待。