[发明专利]无线传感网中基于随机游走的数据收集方法

说明书

本发明公开一种无线传感网中基于随机游走的数据收集方法，主要解决现有传感网能耗过大，网络均衡性较差的问题，其实现方案是：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，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；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；将节点每轮收集的数据进行压缩整合，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与原始信号接近的低误差信号。本发明减少了网络中数据的收发量和节点通信次数，在均衡网络的同时缩短了游走路径，提高了网络的均衡性，延长了网络的生命周期，可用于多种自然环境下部署的无线传感网。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，更进一步涉及一种数据收集方法，可以用于多种自然环境下部署的无线传感网，缓解传感网中数据冗余的现象，通过时空相关性降低网络数据量，并在选择数据收集的节点时均衡网络，提高网络的稳定性并延长网络的寿命。

背景技术

随着无线传感网WSN的广泛应用与发展，对传感器节点的能耗要求和网络生命周期的提高成为无线传感网的重点研究方向。将压缩感知理论CS和WSN相结合，实现了数据的高效传输，并提高了数据的吞吐量。随机游走算法RW在空间上融合了CS，在数据收集过程中减少了节点参与的数目。虽然RW算法在一定程度上减少了节点在空间上的冗余度，但每轮收集过程只能产生一个采样值，要达到重构误差的精度需要进行较多次游走，且多次游走的同一节点收集的数据具有较强的时间相关性，即在时域上存在数据冗余。此外，RW算法由于在随机游走过程中，游走路径长，收敛速度较慢，因此产生了多余的能量消耗。

无锡国科微纳传感网科技有限公司在其申请的专利文献“一种无线传感网络数据收集方法及系统”(专利申请号：201210027662.9，授权公告号：CN 103249064 B)中公开了一种在无线传感网中收集数据的方法。该方法首先获取无线传感器网络节点的跳数信息；跳数不小于前一节点的当前节点接收到前一节点转发的数据包后，将自身采集的数据以L为模叠加到数据包，并将叠加后的数据包向下一节点转发，循环执行上述步骤，直至下一节点为汇聚节点；所述数据包携带有节点采集的数据，所述L为采用的数据进制；汇聚节点接收数据包后，基于压缩感知理论解析数据包获得各节点采集的数据。但是，该方法由于通过广播进行数据的传递和判断，耗费了大量的能量，加大了传感网中能量的负载。

上海交通大学在其申请的专利文献“在无线传感器网络中基于时序压缩感知的数据收集方法”(专利申请号：201410002012.8，授权公告号：CN 104768186 A)中公开了基于时序压缩感知的数据收集方法。该方法中的每个传感器节点重复发送自身数据的加权到汇聚节点，直至汇聚节点根据得到的数据特征进行计算检测出数据的稀疏度为止。通过检测结果确定需要的测量数后，汇聚节点网络中的每个节点进行数据收集。汇聚节点在信号恢复的同时检测此时网络数据的性质是否发生变化进行相应地调整。但是，该方法由于仅仅考虑到了节点在数据收集过程中的时间相关性，并没有解决网络空间中的冗余，造成参与采样的节点数目过多，节点过快耗尽能量死亡。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种无线传感网中基于随机游走的数据收集方法，以降低传感器网络的能量耗费和能量负载，减小网络空间采样中的冗余，实现网络稳定和延长网络的生命周期。

本发明的技术方案是这样实现的:

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将网络节点分类，根据类别挑选游走开始的节点；

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；