[发明专利]紧时延约束的移动sink节点接入与抗扰方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据信息采集技术领域，更具体地，涉及一种紧时延约束的移动sink节点接入与抗扰方法及系统。

背景技术

农田又称为耕地，在地理学上是指可以用来种植农作物的土地。在精准农田无线传感器网络监测应用中，作物环境生长变化引进的信道环境复杂多变，无线信号易受很多复杂因素的影响，造成网络拓扑动态变化，进而导致路由策略效率不高，数据传输有效信息低等问题。另一方面农田环境监测无线传感器网络应用是一个典型的静态网络，由于网络规模大、节点分布不均等特点，部分区域的监测节点形成“监测孤岛”，在静态网络条件下，若要满足孤岛节点的连通性，则需要增加大量中继节点，在前期投入和后续维护上都增加了大量开销。此外，静态网络数据流向固定，从感知节点经路由节点到达汇聚节点，因此汇聚节点周边的节点需要承担大量的数据转发任务，造成大量能量消耗而形成能耗热点，为避免此部分节点过快耗尽死亡，需要增大额外的节点数量以分散数据转发任务，同样增加了网络的整体开销。

相比传统农田静态无线传感器网络，通过引入移动Sink节点(指无线传感器网络汇聚结点，主要负责传感器网与外网(eg，gprs、internet等)的连接，可看作网关节点)，mWSNs(mobile sink wireless sensor networks，移动网关节点无线传感器网络)在能量的高效使用、网络生存周期、网络连通性以及网络负载均衡等方面有着明显的优势。而在根据移动sink的无线传感器网络应用中，根据实际应用场景不同，可以选择汇聚节点作为移动节点，也可以选择路由节点，面临的挑战主要是移动节点最小时延路径问题，在网络能耗和最小时延寻求平衡。

在现有无线传感器网络移动sink数据收集研究中，考虑的对象主要为移动sink的路径规划与网络节点接入的路由选择问题，考虑的优化指标也不尽相同，一般多以RP(Rendezvous Point，交会节点)的传输时延、全局传输时延、节点平均能耗以及移动sink节点对RP集节点的最优遍历等作为优化目标。但并未充分考虑到农田无线传感器网络通信环境的复杂多变性，使得节点间链路存在干扰，从而造成子网络分割的不确定性，RP集对网络节点无法完全覆盖，形成孤岛节点。从而对移动sink节点的路径选择形成干扰。现有技术没有考虑根据RP集的网络分割的不确定性，因此难以较好的实现在农田复杂环境下的RP节点集的选取。另一方面，部分现有技术在研究移动sink路径规划问题时，一般将问题归结为旅行商问题，只考虑是否经过某点，未考虑sink节点的实际移动中与RP节点的通信时间约束问题。在现有技术中一般认为节点感知区域为确定的圆形区域，可对移动sink的经过与通信时间实现准确预测，从而通过路径规划保证移动sink节点与普通节点的通信时间。但在农田环境下由于多径效应的存在，节点感知半径的不规则性，呈现出一种边缘概率感知的情形，当移动sink节点从某节点感知半径边缘附件经过时，其与节点间的有效通信时间难以确定，可能出现当移动sink经过对应节点通信范围，但未能或没有足够时间实现有效数据通信，从而对网络数据传输形成干扰。所以现有技术无法解决由于节点感知区域不规则造成的数据链路与时延的干扰作用，并不适用于农田多径信道环境。

发明内容

本发明为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，提供一种紧时延约束的移动sink节点接入与抗扰方法。

根据本发明的一个方面，提供一种紧时延约束的移动sink节点接入与抗扰方法，包括：

步骤1，根据目标监测区域内的农田环境概率信道模型对所述目标监测区域进行网格化分割；

步骤2，根据移动sink节点的移动速度，以及所述网格划分结果，确定所述移动sink数据收集的时延约束；

步骤3，所述移动sink节点按预设路径和所述移动sink节点的移动速度遍历所述网格化目标区域，所述目标网格区域中各感知节点根据预设规则进行节点接入与数据上传。

进一步，所述步骤1进一步包括：

根据目标监测区域内的农田环境概率信道模型，将所述目标区域划分为长mD_a宽nD_a的矩形区域，所述目标区域包含n×m个边长为D_a的正方形子区域，其中n＞0，m＞0；

子区域划分后，若监测区域边缘出现不满足正方形条件的区域，将所述区域补齐为边长为Da的正方形。

进一步，所述步骤3进一步包括：