[发明专利]一种无人机辅助的无线传感器网络数据收集方法

权利要求书

1.一种无人机辅助的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)传感器节点采集通信范围内信息，并根据采集到的信息生成对应的事件包发送回基站，其中，所述事件包中包括节点的地理位置和价值衰减指数；

(2)基站根据事件包中的价值衰减指数对节点分类，并将信息价值衰减指数不为零的分类为关键节点，将信息价值衰减指数为零的分类为普通节点；

(3)根据节点的地理位置采用贪婪算法规划所有关键节点的访问路径；

(4)根据节点的地理位置采用邻域搜索的蚁群算法规划所有普通节点的访问路径；

(5)计算路径总长度，并判断路径总长度是否大于无人机最大飞行长度；

(6)若路径总长度大于无人机最大飞行长度，则计算每个普通节点的删除增益，并在路径中移除最大删除增益对应的节点，并返回执行步骤(5)；若否，则执行步骤(7)；

(7)无人机根据规划的路径依次收集传感器节点的数据，无人机数据收集过程中，如果收集的是关键节点的数据，则收集后立即发送至基站，如果收集的是普通节点的数据，则在全部收集完成并返回至基站后再卸载数据。

2.根据权利要求1所述的无人机辅助的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，步骤(4)具体包括：

(4-1)初始化参数，设置参数信息启发因子α、期望启发因子β、信息素挥发因子τ、信息素常数Q的初始值，设定最大迭代次数maxIter，初始化迭代次数iter＝0；

(4-2)将基站设置为起始点，将m只蚂蚁放到起始点处，终点节点先设为不可达；

(4-3)设蚂蚁k当前所在节点为i，按照下式计算蚂蚁k下一时刻转移到节点j的概率，并将节点j加入到已访问节点列表中：

式中，表示在t时刻蚂蚁k从节点i转移到节点j的概率，τ_ij(t)为t时刻节点i与节点j连线上的信息素，d_ij(t)表示节点i与节点j之间的欧式距离；

(4-4)按照步骤(4-3)将蚂蚁k走完所有节点，之后将终点设为可达，使得选定终点为最后一个访问节点；

(4-5)重复执行步骤(4-3)到(4-4)，直到m只蚂蚁都走到终点；

(4-6)计算每个蚂蚁k完成一次搜索的路径总长度L_k，以及L_kmin＝min(L_k)，其中，k＝1，2，…，m；

(4-7)将iter＝iter+1，若itermaxIter，则执行步骤(4-8)，否则进行邻域搜索；

(4-8)将L_kmin与已得到的最优路径长度L_d比较，若L_kmin＜L_d，则用L_kmin替换L_d，同时替换最优路径表；

(4-9)对信息素进行更新，更新值为衰减后的旧信息素加上新迭代信息素：

(4-10)若迭代次数达到maxIter，则结束算法输出最优解作为访问路径，否则清空已访问节点列表，转步骤(4-2)。

3.根据权利要求1所述的无人机辅助的无线传感器网络数据收集方法，其特征在于，步骤(6)中普通节点的删除节点增益计算如下：

式中，为节点i_z将数据发送给距离最近中继节点所消耗的能量，为删除节点i_z后路径所减少的距离，具体为：

分别表示节点i_z、其前一节点、其后一节点的坐标。