[发明专利]无线传感网中基于随机游走的数据收集方法

权利要求书

1.一种无线传感网中基于随机游走的数据收集方法，其特征在于，包括：无线传感网数据收集、路由和数据压缩与复原；

所述无线传感网数据收集，是在节点随机分布的网络中，通过节点感知获得位置信息和周围邻居信息，并在开始时，通过添加的开启游走机制对网络节点分类，根据类别挑选游走开始的节点；实现如下：

(3a)将传感网中的节点按照与基站的距离和邻居节点聚集程度进行分类:

将满足条件d_i＜dist和n_i＞α×max(nei)的节点定义为热节点，

将满足条件d_i≥dist以及n_i≤α×max(nei)的节点定义为常节点，并用所有的常节点组成常节点集合ordi，其中，d_i表示节点i到基站距离，dist为到基站距离的阈值参数，n_i为邻居节点个数，max(nei)为最大邻居节点个数，α为节点个数调节因子;

(3b)从常节点集合ordi中选择游走开始的节点：

通过随机函数生成一个范围在[1,|ordi|]的整数S，将整数S对应的常节点作为本轮游走开始节点，每个常节点被选中概率为p＝1/|ordi|，其中，|ordi|为常节点集合ordi的个数；

所述路由，是根据游走分类节点开启随机游走收集数据，并通过均衡机制确定下一跳节点；实现如下：

(4a)形成待选集合Candi：

(4a1)获取当前节点的位置信息d_i，剩余跳数r_w，分别计算邻居节点距离和预估跳数p_i：

其中，nei_i为节点i的邻居个数，d_ij为节点i到节点j之间的距离，d_i为当前节点i到基站的距离；

(4a2)设定游走折回调节因子δ，根据剩余跳数r_w与预估跳数p_i的比值，判断游走路径是否需要折回，得到待选集合Candi：

若r_w/p_i＞δ，则游走路径不需要折回，得到待选集合Candi＝{j|d_j＜d_i},0.5＜δ＜1；

若r_w/p_i≤δ，则游走路径需要折回，得到待选集合Candi＝{j|j∈neigh}；

其中，neigh为节点i的邻居节点集合，d_i为节点i到基站的距离，d_j为节点j到基站的距离;

(4b)在待选集合Candi中确定下一跳节点：

(4b1)计算待选集合Candi的平均负载：

其中，为通过节点i构成的Candi中节点的平均访问次数，v_ij为经过节点i访问到节点j的次数，|Candi|为集合Candi的大小；

(4b2)设定负载决策因子θ，1≤θ，遍历待选集合Candi的节点，判断节点j是否已经达到设定的负载：

若则没有超过负载，将节点j在Candi中保留；

若则超过负载，将节点j从待选集合中剔除；

(4b3)通过随机函数选择范围在[1,|Candi|]的随机整数S，将S对应的节点j作为下一跳游走节点，并将经过节点i访问到节点j的次数v_ij更新为：其中为更新的v_ij，为原始的v_ij；

所述数据压缩与复原，是将节点每轮收集的数据进行压缩整合，并通过已确定游走的下一跳节点发送到基站，在基站将整合后的数据恢复成低误差信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在节点随机分布的网络中，通过节点感知获得位置信息和周围邻居信息，其实现是：

(2a)先将N个节点随机分布在L×L的网络中，并将基站建立在网络的左下角，设定节点的通信半径TR，确保网络节点之间能够相互通信；

(2b)通过节点的定位功能或者基站与节点之间的通信功能，保障每个节点能够获得邻居节点信息和自身位置信息；

(2c)根据节点数目N确定压缩信号长度M，M≥Klog(N/K)，通过M计算单次数据收集的游走轮数n＝M/m，其中，K为数据的稀疏度，m为单个节点压缩后的信号长度，m≥1。