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专利号: 2017101524987
申请人: 河海大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-11-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:将若干传感器节点非均匀地部署在二维圆形监测区域内,将1个汇聚节点部署在该圆形监测区域的中心,且该汇聚节点与传感器节点以不等间距的方式共同形成多链式结构;每条链上部署的传感器节点数目相同,且汇聚节点与各条链上同层的传感器节点的距离相等;在每条链上,越靠近汇聚节点,相邻传感器节点之间的间距就越小;每条链上的汇聚传感器节点周期性采集数据,并通过多跳方式将数据传输至汇聚节点,链与链之间采用时分复用的方式进行数据传输。

2.根据权利要求1所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:根据网络的能耗和生命周期,确定每条链上部署的传感器节点的最优数目和相邻传感器节点的最优距离。

3.根据权利要求2所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:通过求解目标函数,确定每条链上部署的传感器节点的最优数目和相邻传感器节点的最优距离:max

s.t Enet(i)=Enet(i+1)

di=ti+ti+1,1≤i≤n-1

上式中,T为整个网络的生命周期,Einit为传感器节点的初始能量,Enet(i)为某条链上第i个传感器节点的能耗,n为一条链上的传感器节点数目,ti为某条链上第i个传感器节点在功率最小时的覆盖半径,di为某条链上第i个传感器节点与第i+1个节点的距离,r为二维圆形监测区域的半径。

4.根据权利要求3所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:某条链上第i个传感器节点的能耗:上式中,Etx为发送单位比特数据消耗的能量,εamp1=10×10-12J/bit,εamp2=0.001×10-12J/bit, 表示di的β次方,β为路径损耗常数,Erx为接收单位比特数据消耗的能量,d为发送节点与接收节点之间的距离,d0为设定的临界距离,k为发送/接收数据的比特数。

5.根据权利要求1所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:根据网络的连通概率,确定最优的链条数目。

6.根据权利要求5所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:求解最优链条数目的方法如下:设Rt=αRs,Rt为传感器节点的通信半径,Rs为传感器节点的感知半径,α为系数;

当Rt≥2Rs,则整个网络的全连通概率:

上式中,l为链条数目,n为每条链上的传感器节点数目,r为二维圆形监测区域的半径,λcov为覆盖渗流密度,当Rs≤Rt<2Rs,为了保证整个网络的全连通,缩小传感器节点的感知半径Rs:R为缩小后的传感器节点的感知半径;

则整个网络的全连通概率:

当链条数目l=l*时,全连通概率q接近1,且继续增大链条数目l时,全连通概率q趋于稳定,则l*即为最优链条数目。

7.根据权利要求1所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:一条链上的某个传感器节点与相邻链条上处于同一层的传感器节点之间的距离大于该传感器节点与同一条链上相邻传感器节点之间的距离。

8.根据权利要求7所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于,链条数目l满足如下不等式:上式中,r为二维圆形监测区域的半径,dMAX为一条链上相邻两个传感器节点的最大距离。

9.根据权利要求1所述多链型无线传感器网络节点的优化部署方法,其特征在于:对于传感器节点的通信半径的设置,需要限制在节点可及的功率范围之内,即:Pmin≤P(Rt)≤Pmax

上式中,Pmin为节点最小功率,Pmax为节点最大功率,P(Rt)为传感器节点的通信半径为Rt时所需的功率。