基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法技术

本发明专利技术涉及基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，基于后验的能量感知定位策略，针对传感器网络簇头与传感器之间的通信采用两步通信协议，其中，传感器在检测出一个目标位置后，通过简单的检测触发信号告知传感器网络簇头，然后，传感器网络簇头通过质询一个近似位置的传感器集合，实现针对检测到目标的传感器的定位，整个过程能够有效降低传感器定位过程中能量消耗，大大延长了整个无线传感器网络的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法
本专利技术涉及基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法。
技术介绍
智能电网的数据传输网的组成包括有线网络和无线网络，其中无线网络主要指无线传感器网络。无线传感器网络是面向具体应用型的网络，在智能电网中还是一个较新与较热的研究领域。无线传感器网络的强适应性确保节点能根据实际要求部署在各种条件苛刻环境险恶的区域内，不仅减轻了人工检查的工作量和困难度，而且可以长期有效地收集数据信息，同时减少了维护次数，降低了有线检测的成本，特别是在偏远山区甚至是人类搜索更加困难的区域，都可以最大地体现无线传感器网络的优势。智能电网是一项清洁、绿色的工程，要求无线传感器网络具有更小的能量消耗和通信带宽需求，具有更长的系统寿命。能量策略在网络中是至关重要的，近来有一些研究已经使传感器网络能量更有效，如提出了一种无论传感器是否工作，都能计算出网络寿命边界的数学模型；还有基于硬件的用来传输和接收的能量模型被广泛应用于无线传感器网络节点中；不仅如此，现有技术还提出了基于簇的LEACH路由算法，作为无线传感器网络的高效能量通信协议，并且其它相关工作包括链路层的能量节省策略、数据融合和系统划分。一般来说，一个传感器网络如果没有节点活动，能量的消耗率是恒定的，由于定位包括不同节点的协同传感和通信，其中，定位细节的传输包含了大量的原始数据而需要消耗很大的能量；同时，无线信道的有限带宽也使得定位细节传输到簇头的时间有了延迟，因此，一个活动的传感器网络的最低能量消耗是很难确定的，由此可以看出，对于无线传感器网络来说，传感器网络簇头要想实现针对传感器的定位，将带来大量的能量消耗，耗费系统资源。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于后验的能量感知定位策略，采用两步通信协议，能够有效降低传感器定位过程中能量消耗的基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，包括如下步骤：步骤01.所有检测到目标的传感器向传感器网络簇头发送检测触发信号，其中，检测触发信号仅包含检测到目标的触发告知信号，不包括具体目标的检测信息；步骤02.传感器网络簇头根据接收到的检测触发信号，确定发送检测触发信号的传感器的初选定位信息；步骤03.传感器网络簇头分别获得无线传感器网络中各个传感器针对无线传感器网络中全体目标的检测概率，构成检测概率报告；步骤04.传感器网络簇头根据检测概率报告，从初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的各个传感器中选择可供质询的传感器集合；步骤05.传感器网络簇头获取可供质询的传感器集合中各个传感器针对目标检测的分数信息；步骤06.假设可供质询的传感器集合中传感器的最大数量是m，判断m是否大于等于初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的传感器的数量，是则选择可供质询的传感器集合中的所有传感器接受传感器网络簇头的质询，获取该各个传感器的详细信息，实现针对发送检测触发信号的传感器的定位；否则根据可供质询的传感器集合中各个传感器针对目标检测的分数信息，选择具有最小距离最高得分所对应的传感器接受传感器网络簇头质询，获取该各个传感器的详细信息，实现针对发送检测触发信号的传感器的定位。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤02中，传感器网络簇头根据接收到的检测触发信号，通过或然定位算法确定发送检测触发信号的传感器的初选定位信息。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤03中，传感器网络簇头通过如下公式(1)分别获得无线传感器网络中各个传感器针对无线传感器网络中全体目标的检测概率，构成检测概率报告；其中，无线传感器网络中节点p(x,y)为被一系列传感器检测到的目标，用Cxy表示；sj为无线传感器网络中第j个传感器，sxy表示无线传感器网络中传感器集合，表示无线传感器网络中传感器的数量；若sj检测到p(x,y)的位置，则pxy(sj,l)＝cxy(sj)；否则pxy(sj,l)＝1-cxy(sj)。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤04具体包括：Srep(t)表示t时刻初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的传感器集合，Srep,xy(t)表示t时刻检测到目标P(x,y)的传感器集合，Sq(t)表示t时刻被所述传感器网络簇头选择问询的传感器集合，Srep(t)、Srep,xy(t)和Sq(t)三者的基数分别表示为Arep(t)、Arep，xv(t)和Aq(t)；传感器网络簇头根据检测概率报告，从Arep(t)中选择Aq(t)个传感器构成可供质询的传感器集合。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤06之后还包括如下步骤：步骤07.针对无线传感器网络中的传感器建立传感器检测模型，并根据传感器检测模型建立传感器能量消耗模型；步骤08.针对由传感器网络簇头定位的各个传感器，通过传感器能量消耗模型获得各个传感器的能量消耗，并进行统计。本专利技术所述基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术设计的基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，基于后验的能量感知定位策略，针对传感器网络簇头与传感器之间的通信采用两步通信协议，其中，传感器在检测出一个目标位置后，通过简单的检测触发信号告知传感器网络簇头，然后，传感器网络簇头通过质询一个近似位置的传感器集合，实现针对检测到目标的传感器的定位，整个过程能够有效降低传感器定位过程中能量消耗，大大延长了整个无线传感器网络的使用寿命。附图说明图1是本专利技术设计基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法的流程示意图；图2是本专利技术中获得检测概率报告的实施例示意图；图3是本专利技术中有移动目标的无线传感器网络；图4是本专利技术中实施例中随机运动的目标轨迹示意图；图5是本专利技术实现传感器定位过程中节省的瞬时能量；图6是本专利技术实现传感器定位过程中节省的累积能量。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术设计基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，包括如下步骤：步骤01.所有检测到目标的传感器向传感器网络簇头发送检测触发信号，其中，检测触发信号仅包含检测到目标的触发告知信号，不包括具体目标的检测信息；步骤02.传感器网络簇头根据接收到的检测触发信号，确定发送检测触发信号的传感器的初选定位信息；步骤03.传感器网络簇头分别获得无线传感器网络中各个传感器针对无线传感器网络中全体目标的检测概率，构成检测概率报告；步骤04.传感器网络簇头根据检测概率报告，从初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的各个传感器中选择可供质询的传感器集合；步骤05.传感器网络簇头获取可供质询的传感器集合中各个传感器针对目标检测的分数信息；步骤06.假设可供质询的传感器集合中传感器的最大数量是m，判断m是否大于等于初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的传感器的数量，是则选择可供质询的传感器集合中的所有传感器接受传感器网络簇头的质询，获取该各个传感器的详细信息，实现针对发送检测触发本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤01.所有检测到目标的传感器向传感器网络簇头发送检测触发信号，其中，检测触发信号仅包含检测到目标的触发告知信号，不包括具体目标的检测信息；步骤02.传感器网络簇头根据接收到的检测触发信号，确定发送检测触发信号的传感器的初选定位信息；步骤03.传感器网络簇头分别获得无线传感器网络中各个传感器针对无线传感器网络中全体目标的检测概率，构成检测概率报告；步骤04.传感器网络簇头根据检测概率报告，从初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的各个传感器中选择可供质询的传感器集合；步骤05.传感器网络簇头获取可供质询的传感器集合中各个传感器针对目标检测的分数信息；步骤06.假设可供质询的传感器集合中传感器数量的最大数量是m，判断m是否大于等于初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的传感器的数量，是则选择可供质询的传感器集合中的所有传感器接受传感器网络簇头的质询，获取该各个传感器的详细信息，实现针对发送检测触发信号的传感器的定位；否则根据可供质询的传感器集合中各个传感器针对目标检测的分数信息，选择具有最小距离最高得分所对应的传感器接受传感器网络簇头质询，获取该各个传感器的详细信息，实现针对发送检测触发信号的传感器的定位。...

【技术特征摘要】
1.基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤01.所有检测到目标的传感器向传感器网络簇头发送检测触发信号，其中，检测触发信号仅包含检测到目标的触发告知信号，不包括具体目标的检测信息；步骤02.传感器网络簇头根据接收到的检测触发信号，确定发送检测触发信号的传感器的初选定位信息；步骤03.传感器网络簇头分别获得无线传感器网络中各个传感器针对无线传感器网络中全体目标的检测概率，构成检测概率报告；步骤04.传感器网络簇头根据检测概率报告，从初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的各个传感器中选择可供质询的传感器集合；步骤05.传感器网络簇头获取可供质询的传感器集合中各个传感器针对目标检测的分数信息；步骤06.假设可供质询的传感器集合中传感器的最大数量是m，判断m是否大于等于初选定位信息所指定区域中向传感器网络簇头发送检测触发信号的传感器的数量，是则选择可供质询的传感器集合中的所有传感器接受传感器网络簇头的质询，获取该各个传感器的详细信息，实现针对发送检测触发信号的传感器的定位；否则根据可供质询的传感器集合中各个传感器针对目标检测的分数信息，选择具有最小距离最高得分所对应的传感器接受传感器网络簇头质询，获取该各个传感器的详细信息，实现针对发送检测触发信号的传感器的定位。2.根据权利要求1所述基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步骤02中，传感器网络簇头根据接收到的检测触发信号，通过或然定位算法确定发送检测触发信号的传感器的初选定位信息。3.根据权利要求1所述基于能量感知的智能电网无线传感器网络节点定位方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪巍巍，王翀，潘琛，赵俊峰，江灏，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司信息通信分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11