[发明专利]一种适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法

摘要

本发明公开了一种适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法，包括：非接触式充电WSN网络部署阶段、建立充电分簇、建立通信分簇、构造充电节点序列、启动充电模式、完成充电模式和恢复运行模式七个阶段。本发明简单、容易实现，根据非接触式充电类型无线传感器网络实际情况设计分簇路由方法，适用于给传感器网络节点进行电能的补充。本发明使用充电序列中的节点由低能耗通电模式转换为充电模式下进行充电，保证充电序列的充电电压与节省能耗。本方法设计分簇在逻辑上分为充电分簇和通信分簇，能够有效避免干扰对充电序列外正常低能耗通信状态节点的通信，并且保证了全网的节点都能工作在能量阈值之上。

主权项

1.一种适用于非接触式充电WSN网络的分簇路由的方法，其特征在于，包括：非接触式充电WSN网络部署阶段、建立充电分簇、建立通信分簇、构造充电节点序列、启动充电模式、完成充电模式和恢复运行模式七个阶段；具体步骤为：1)非接触式充电WSN网络部署阶段WSN部署后，汇聚节点广播初始化信息，各节点广播初始化信息并且确立路由表信息，将各节点相对位置及电量信息发送回汇聚节点；2)建立充电分簇节点加入哪一个簇区首先取决于物理的相对位置，第一级簇头由该簇区内距离汇聚节点的相对位置较近的节点担任；首先根据物理的相对位置划分多个为节点数量相等的簇区，设一个簇区内有n个节点，第i个簇头CHi的选取依据为节点Ni距离其他节点的物理相对位置最短；3)建立通信分簇正常的通信分簇采用现有成熟的HEED算法，该算法固定分簇半径，从而减少充电分簇在切换到充电模式时对通信分簇的正常通信影响，在构建通信分簇时，选簇头绕开充电分簇簇头；4)构造充电节点序列当节点Ni的电能到达阈值时，Ni向该簇区的充电簇头CHi发送消息包，CHi将自身信息加入消息包并逐级返回给下级，最终消息包被传递给汇聚节点；汇聚节点收到低电消息包，立刻通过消息包中的返回路径逆序开始构造充电节点序列；5)启动充电模式该充电序列中的节点，充电簇头和汇聚节点构建充电序列；设充电簇头CH1为充电序列离汇聚节点最近的一个，令Ni＝CHi，则该序列为CHi＝{N1,N2,L,Ni},由汇聚节点开始，第j‑1(j∈1,2,L i)个节点Nj‑1发送电力发送模块配置信息以及ID标识给第j个节点Nj(j∈1,2,L i)，Nj的电力接收模块发送ID标识进行确认，充电序列之间的相邻节点身份确认后，节点的电力发送模块启动，除了序列最后一个汇聚节点收不到电力接收模块配置信息和第一个节点收不到电力发送模块配置信息外，充电序列中的节点均启动电力发送与接收模块，充电序列开始启动充电模式；6)完成充电模式为了保证充电序列的充电电压与节省能耗，充电序列遵循后进先出LIFO原则循序退出充电模式；在充电序列的第一个节点Ni充电完成后，Ni发送充电完成信号MSG_COMPLETE给下一个节点Ni‑1，Ni‑1收到后关闭电力发送端并发送确认信息给Ni，Ni关闭电力接收模块并转换为正常的低功耗通信模式，退出充电序列；如果在Ni完成充电前，系统中间的Nj完成充电，系统忽略Nj信号，Nj继续充电模式，但是每隔1000毫秒重发一次MSG_COMPLETE，直到Nj+1充电完成退出充电序列，Nj才能退出序列；7)恢复运行模式Ni‑1如果未完成充电，则该序列继续保持充电模式；如果完成则重复第6步，直到该充电序列中无节点，充电完成，系统恢复正常的低耗能通信模式。