一种无线传感器网络数据融合的路由方法技术

本发明专利技术公开了一种无线传感器网络数据融合的路由方法，簇头与簇成员之间的数据传递采用基于数据包合并的按需平均处理数据融合算法；簇头与簇头间的通信则采用基于数据中心地理位置的路由算法。本发明专利技术的方法通过数据包按需平均处理可以减少簇成员上传数据的冗余度，能够提高整个网络的传输效率和降低网络的传输负载；通过选择代价最小的下一跳路由节点来完成数据的传输，可以使节点能够迅速高效地将信息传递给中心节点。

【技术实现步骤摘要】
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]本专利技术涉及无线传感器网络，尤其涉及一种无线传感器网络数据融合的路由方法。[
技术介绍
]无线传感器节点的作用是对事件进行观测并向中心节点传输目标数据，由于要求传输时间尽可能短，因此需要在传输过程中进行融合。如图1所示，信息源u和v需要周期性地向中心节点t报告信息。假设：相邻节点之间传输每字节耗时为T，数据融合的时间开销与被融合的总数据量呈线性关系，单位数据的融合开销为T′。此时假设有节点u,v，节点v为融合节点。以w(u)和分别表示节点u和v在数据融合之前的数据量，以δuv表示因数据融合带来的数据压缩率，则节点v在数据融合后的数据量可以用表示，对于节点v来讲，完成数据融合并将融合后的数据送到路由上的下一跳节点s的总耗时为：(w(u)+w~(v))(1-δuv)T+(w(u)+w~(u))T′---(1)]]>如果节点v不对u、v的数据进行进一步的融合，而是直接将两者的数据(数据量分别为w(u)和)转发到下一条节点s,节点v的总耗时为：(w(u)+w~(v))T---(2)]]>比较(1)和(2)表示的两种情况下的节点总耗时，可以发现：从节点v的角度看，当时，节点v不进行数据融合，而是直接转发数据，将会更节省时间。但是，上述结论是从节点v耗时最低的角度得到的，节点v在决定停止数据融合时，并没有考虑到由于不进行数据融合，带来的冗余数据在送达中心节点的路径上会对后面的节点带来多大的传输负担。对于传感器网络而言，所有节点为了共同的数据采集目标而工作，属于协作型网络，为了使全网的耗时最低，部分节点可以牺牲一些自己的利益，使所有节点的负荷均衡一些，从而提高系统的实时性。[
技术实现思路
]本专利技术要解决的技术问题是提供一种可以减少簇成员上传数据的冗余度，能够提高整个网络的传输效率和降低网络的传输负载，节点能够迅速高效地将信息传递给中心节点的无线传感器网络数据融合的路由方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是，一种无线传感器网络数据融合的路由方法，簇头与簇成员之间的数据传递采用基于数据包合并的按需平均处理数据融合算法；簇头与簇头间的通信则采用基于数据中心地理位置的路由算法。以上所述的路由方法，数据包合并是当某个节点收到多个子节点发来的数据包时，将它们合并成一个大的数据包，然后将合并后的数据包发送到父节点。以上所述的路由方法，汇聚节点接收到复数个子节点发来的数据包，先判断观测到的是否是同一批目标，如果不是，则不做融合，直接转发；如果是同一批目标；则对这些数据包进行平均融合处理。以上所述的路由方法，簇头与簇头间的通信包括以下步骤：401)当簇头节点有数据要发送时，先向邻近簇头节点广播路由请求，如果中心节点在其通信范围内，由直接向中心节点发送信息；402)如果收到路由请求的邻近簇头节点到中心节点的路径比路由请求的节点短，就向请求节点发送路由应答；403)路由请求节点在一定时间内收到几个邻近簇头节点的应答，从中选择一个到中心节点路径最短的节点作为下一跳转发节点，向该节点发送信息；404)如果接收到信息的节点是中心节点，就将信息交给应用层处理；如果不是，则重复步骤401-403，直到该信息到达中心节点，本次信息传递才完成。本专利技术的方法通过数据包按需平均处理可以减少簇成员上传数据的冗余度，能够提高整个网络的传输效率和降低网络的传输负载；通过选择代价最小的下一跳路由节点来完成数据的传输，可以使节点能够迅速高效地将信息传递给中心节点。[附图说明]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是传感器网络中信息的节点数据融合传输示意图。图2是本专利技术实施例的参考的椭球及地理参数演示图。图3是本专利技术实施例的算法演示图。图4是本专利技术实施例60个节点的随机分布图。图5是本专利技术实施例的主体算法流程图。图6是本专利技术实施例的仿真初始化图。图7是本专利技术实施例的仿真通信图1。图8是本专利技术实施例的仿真通信图2。图9是本专利技术实施例的拓扑形成图。图10是本专利技术实施例仿真运行中的示意图。图11是本专利技术实施例无线传感器网路使用数据融合路由算法前后结果比较图。[具体实施方式]本专利技术针对分簇结构的传感器网络提出了一种基于数据包合并的数据融合路由方法：簇头与簇成员之间的数据传递采用基于数据包合并的按需平均处理数据融合算法；簇头与簇头间的通信则采用基于数据中心地理位置的路由算法。本专利技术的方法通过数据包按需平均处理可以减少簇成员上传数据的冗余度，能够提高整个网络的传输效率和降低网络的传输负载；通过选择代价最小的下一跳路由节点来完成数据的传输，可以使节点能够迅速高效地将信息传递给中心节点。在本方法中，假设节点v距离中心节点有L跳，则节点v进行融合数据并将融合结果送到中心节点时，路径(v,t)上的总耗时为：L(w(u)+w~(v))(1-δuv)T+(w(u)+w~(v))T′---(3)]]>如果节点v不对u、v的数据进行进一步的融合，而是直接将两者的数据(数据量分别为w(u)和)转发到中心节点,节点v的总耗时为：L(w(u)+w~(v))T---(4)]]>比较式(3)和式(4)表示的两种情况下的路径总耗时，可以发现：从整个网络耗时的角度看，当时，节点v进行数据融合，而不是直接转发数据，将会更节省时间。而由于本方法采取的是分簇的拓扑结构，簇团都是由相邻位置、感知信息相关度较大的节点组成，从而δuv值较大，同时相对于传输开销来说，融合时间开销是较小的，因此条件是完全满足的，而且产生的消息越多，距离sink节点越远，中间跳数越多，融合产生的时间效果越明显。但并不是路由接收到的所有信息都需要进行融合，如果它们监测到的信息不是属于同一批目标的，此时融合就毫无意义可言，就不需要进行融合。当融合数据的时候，汇聚节点必须决定花费多长时间从簇内节点那里等待数据。在相同数据包数量的情况下，等待时间长则传输时间短，延时大；等待时间短则传输时间长，延时短。因此，必须要找到一个折中点。1.数据融合路由方法根据数据融合网络结构需要，选用基于层次的路由算法，它们使用分簇的方法使得数据融合的地位突显出来，不过分簇的方法仅强调数据融合的重要性，并未给出具体的融合方法。因此，数据的具体融合方法还要根据实际情况得出。本专利中提出的数据融合路由方法分两大步：第一步为簇头与簇成员之间的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线传感器网络数据融合的路由方法，其特征在于，簇头与簇成员之间的数据传递采用基于数据包合并的按需平均处理数据融合算法；簇头与簇头间的通信则采用基于数据中心地理位置的路由算法。

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络数据融合的路由方法，其特征在于，簇头与簇成员之间
的数据传递采用基于数据包合并的按需平均处理数据融合算法；簇头与簇头间
的通信则采用基于数据中心地理位置的路由算法。
2.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，数据包合并是当某个节点收
到多个子节点发来的数据包时，将它们合并成一个大的数据包，然后将合并后
的数据包发送到父节点。
3.根据权利要求2所述的路由方法，其特征在于，汇聚节点接收到复数个子节
点发来的数据包，先判断观测到的是否是同一批目标，如果不是，则不做融合，
直接转发；如果是同一批目标；则对这些数据包进行平均融合处理。
4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗成，张钦宇，于佳，谢寅亮，孙和通，江巧捷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44