[发明专利]一种基于树状簇与移动元素的数据收集方法

摘要

本发明公开了一种基于树状簇与移动元素的数据收集方法。包括如下步骤：基于域心距离的网络区域划分，选取中心点和域心，从而将整个网络划分为多个区域；在每个区域中选择用于收集数据的小车出发点位置；在分区内选择数据汇聚节点SP并视为单棵树的根节点，基于距离根节点的最短跳数计算每个节点的父节点与子节点集合，构建每个汇聚点SP的数据收集树；同时构建关于能量消耗量的优化函数，计算每个节点的数据产生率和链路传输率；汇聚点SP将作为DCV巡游网络时的驻留收集点，且在固定周期后重新选择汇聚点SP，随之生成数据收集树。因此，本发明有效的减少了网络中数据传输能耗和DCV移动消耗，降低数据收集时延，缓解hotspot问题，延长网络生命期。

主权项

一种基于树状簇与移动元素的数据收集方法，其特征在于，按照以下步骤进行处理：(1)基于域心距离的网络区域划分；将分布有多个传感器节点的整个传感区域进行均匀分区，在初始情况下将整个传感区域内唯一的基站B作为网络中心点；选择距离中心点最远的传感器节点作为分区1的域心，对比其余传感器节点到网络中心点以及分区1域心的距离，将所有距离分区1域心较近的传感器节点分配至分区1以完成分区1的划分，然后计算分区1的区域中心点，通过比较剩余传感器节点到包括基站B在内的当前所有中心点距离之和，选择距离最大的传感器节点作为分区2的域心；分别计算传感器节点到当前所有中心点，以及分区2域心的距离，将除分区1之外的其他节点划分至距离较近的区域；重复选取中心点和域心的过程直到分区数量达到指定数目；基于传感器节点到所在区域内所有节点的距离以及最短路由计算出各个传感器节点的权值，选择具有最小权值的传感器节点作为该分区内数据收集小车即DCV的出发点；(2)选择区域内汇聚点SinkPoint即SP并构建其数据收集树；根据每个传感器节点k跳范围内的传感器节点密度以及平均能量来计算传感区域内每个节点的权重，然后逐次选择权重值最大的传感器节点作为汇聚点SP，并以汇聚点SP为根节点，计算k跳之内每个汇聚点SP的子传感器节点集合，以此类推，构建以汇聚点SP为根的k跳数据收集树；(3)构建目标优化函数，进行数据收集；构建关于区域内所有传感器节点能量消耗量的效用函数，在节点能量、数据流限制和链路容量的限制下，通过罚函数和拉格朗日乘子法计算每个节点的数据产生率和链路率；随后，根据TSP旅行商问题规划区域内连接所有汇聚点SP的最短路径，DCV从小车出发点位置出发沿着最短路径，依次到达各个汇聚点SP处，收集簇内传感器节点产生的数据，最终回到出发点位置，从而完成一个数据收集周期。