本发明专利技术公开了一种基于802.15.4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方法；在传感器布点过程中，每布置一行传感节点，上位机就通过sinkA向本行节点发送一个传感器拓扑定位数据包Ds，节点采用广播中继转发方式将Ds向sinkB转发，每一个节点转发Ds时就将本机地址附在Ds后面，当Ds被sinkB接收时，其内容就包含了该包的经历的全部转发路径。本拓扑定位方法，在拓扑发现过程中限制每个无线传感器节点只能进行一次数据转发，有效减低了节点通信能耗；每次仅有一个节点进行数据转发，避免了网络中通信碰撞现象的发生；从而确保Ds顺序遍历该行全部节点，保证了节点物理拓扑发现的准确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种基于802. 15. 4通信协议的无线传感网络（WSN)渐进式物理拓扑 发现方法。
技术介绍
随着物联网技术的出现与普及，作为物联网关键技术的无线传感网络技术的应用 越来越广泛。由于科研及应用的需求，需要对受限空间中的某些参数进行实时或定时分布 式监测。例如煤矿井下采空区中的温度、氧气浓度、瓦斯浓度等参数的监测。为了把握被监 测参数在空间中的分布特征，往往需要分布式布置数量较多的传感器节点，形成监测网格， 如果通过有线方式连接各传感器节点，在经济性、安全性、部署方便性、抗毁性等方面都是 不现实的，甚至是不可能的，因此在该样的应用场景中，常利用无线传感器网络对参数进行 分布式采集。 在受限空间中，利用无线传感器网络对其中的一些参数(例如煤矿采空区中的温 度，瓦斯浓度，氧气浓度等）进行分布式测量，需要渐进地在检测区域内逐行部署无线传感 器节点，上位机在处理该些传感器检测信息时，必须明确知道该些传感节点的物理位置，考 虑到降低传感器部署人员劳动强度，避免人为记录位置出错，需要专利技术一种方法自动确定 每一行传感器物理拓扑。为了精确处理无线传感器网络的监测数据，必须准确实现传感器 节点与部署位置的匹配，该就需要对布置其中的每个无线传感器节点进行物理拓扑的定 位，即实现传感器节点的通信地址与其部署位置的匹配。
技术实现思路
本专利技术目的；解决无线传感器节点通信地址与其所布置的地点的匹配问题，从而 保证每个传感器节点数据来源地点的正确性；提供一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进 式物理拓扑定位方法。 一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方法，其特征在于，包括 W下步骤： 51、 根据传感器网络拓扑结构，逐行布置传感器节点； 52、 在整体传感网络的左右两侧各布置一个可前后移动的信息汇聚节点sinkA和 sinkB，sinkA与sinkB与网关连接；每当新布置一行无线传感器节点后，sinkA与sinkB同 时移动到该行节点左右两侧； 53、 由SinkA向该行节点广播发送传感器拓扑定位数据包D,，然后收到该数据包的节点 广播转发数据包D,，D,在该行传感器节点间顺序遍历，最终到达SinkB节点，每一个节点转 发D,时就将本机地址附在D,后面，最后由SinkB将包含了全部转发路径的D,上传到上位 机；其中，已转发过D,的节点称为已录节点，未转发过D,的节点称为未录节点，所有传感器 节点初始为未录节点； S4、上位机对步骤S3中sinkB转发的D,进行分析，解析出节点间的拓扑关系，将实际 物理位置与各节点的通信地址相匹配。 进一步的，D述历过程包括W下步骤： 步骤1;上位机控制sinkA节点广播一个传感器拓扑定位数据包D,; 步骤2;当一个未录节点收到D,时，根据接收D,的RSSI值计算转发等待时间T，，节点 进入等待状态； 步骤3;若节点在期间T，内没有再次收到D,，就将该节点通信地址附在D,后面，作为新 的广播形式转发出去，并标记本机为已录节点，避免重复转发； 步骤4;若节点在等待期间T，内收到新的D,，则根据新到数据包RSSI值重新计算并配 置等待T，，转步骤3; 步骤5;当本行最后一个传感器节点转发Dj^sinkB接收时，其内容就包含了该包的全 部转发路径，最后由sinkB将0,上传到上位机； 步骤6 ;上位机对D进行分析，解析出节点间的拓扑关系，将实际物理位置与各节点的 通信地址相匹配。 进一步的，所述Ds转发使用相同的发射功率。 进一步的，所述每个无线传感器节点设有一个最小信号强度阔值RSSIthesh，若一 个数据达到节点时的信号强度小于RSSIthtwh，该节点将该数据视为噪声不予接收。 进一步的，所述步骤（2)中节点转发等待时间计算方法包括W下步骤： 步骤5a;节点接收信号强度记为RSSIf，计算与节点接收阔值的信号强度差值RSSIjj-RSSIf-RSSIthesh; 步骤化：节点根据RSSId计算等待时间【主权项】1. 一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方法，其特征在于，包括以 下步骤： 51、 根据传感器网络拓扑结构，逐行布置传感器节点； 52、 在整体传感网络的左右两侧各布置一个可前后移动的信息汇聚节点sinkA和 sinkB，sinkA与sinkB与网关连接；每当新布置一行无线传感器节点后，sinkA与sinkB同 时移动到该行节点左右两侧； 53、 由sinkA向该行节点广播发送传感器拓扑定位数据包Ds，然后收到该数据包的节点 广播转发数据包D s，03在该行传感器节点间顺序遍历，最终到达sinkB节点，每一个节点转 发Ds时就将本机地址附在D s后面，最后由sinkB将包含了全部转发路径的D s上传到上位 机；其中，已转发过Ds的节点称为已录节点，未转发过D s的节点称为未录节点，所有传感器 节点初始为未录节点； 54、 上位机对步骤S3中sinkB转发的03进行分析，解析出节点间的拓扑关系，将实际 物理位置与各节点的通信地址相匹配。2. 根据权利要求1所述的一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方 法，其特征在于，Ds遍历过程包括以下步骤： 步骤1 :上位机控制sinkA节点广播一个传感器拓扑定位数据包Ds; 步骤2 :当一个未录节点收到03时，根据接收D 3的RSSI值计算转发等待时间T w，节点 进入等待状态； 步骤3 :若节点在期间Tw内没有再次收到D s，就将该节点通信地址附在Ds后面，作为新 的Ds以广播形式转发出去，并标记本机为已录节点，避免重复转发； 步骤4 :若节点在等待期间Tw内收到新的D s，则根据新到数据包RSSI值重新计算并配 置等待Tw，转步骤（3); 步骤5 :当本行最后一个传感器节点转发03被sinkB接收时，其内容就包含了该包的全 部转发路径，最后由sinkB将DsI传到上位机； 步骤6 :上位机对Ds?行分析，解析出节点间的拓扑关系，将实际物理位置与各节点的 通信地址相匹配。3. 根据权利要求1所述的一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方 法，其特征在于，所述Ds转发使用相同的发射功率。4. 根据权利要求1所述的一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方 法，其特征在于，所述每个无线传感器节点设有一个最小信号强度阈值RSSIthresh,若一个数 据达到节点时的信号强度小于RSSI thresh,该节点将该数据视为噪声不予接收。5. 权利要求2所述的一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方法，其 特征在于，所述步骤（2)中节点转发等待时间计算方法包括以下步骤： 步骤5a:节点接收信号强度记为RSSIy计算与节点接收阈值的信号强度差值 RSSId=RSSIr-RSSIthresh； 步骤5b :节点根据RSSId计算等待时间Tw:6.根据权利要求2所述的一种基于802. 15. 4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方 法，其特征在于，所述步骤5中sinkB对Ds进行判断包括以下步骤： 步骤6a :sinkB在收到03后，采用所述步骤5b的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于802.15.4通信协议的WSN渐进式物理拓扑定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据传感器网络拓扑结构，逐行布置传感器节点；S2、在整体传感网络的左右两侧各布置一个可前后移动的信息汇聚节点sinkA和sinkB，sinkA与sinkB与网关连接；每当新布置一行无线传感器节点后，sinkA与sinkB同时移动到该行节点左右两侧；S3、由sinkA向该行节点广播发送传感器拓扑定位数据包Ds，然后收到该数据包的节点广播转发数据包Ds，Ds在该行传感器节点间顺序遍历，最终到达sinkB节点，每一个节点转发Ds时就将本机地址附在Ds后面，最后由sinkB将包含了全部转发路径的Ds上传到上位机；其中，已转发过Ds的节点称为已录节点，未转发过Ds的节点称为未录节点，所有传感器节点初始为未录节点；S4、上位机对步骤S3中sinkB转发的Ds进行分析，解析出节点间的拓扑关系，将实际物理位置与各节点的通信地址相匹配。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：华钢，黄冬勃，顾博闻，曹佩永，聂政，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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