控制方法和控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制方法，用于控制无源传感器网络中数据的回传及能量优化，无源传感器网络包括汇聚节点及传感器节点。控制方法包括能量计算步骤、能量播撒步骤、能量采集步骤、分簇步骤及数据传递步骤。本发明专利技术实施方式的控制方法通过控制无源传感器网络中数据的回传及能量优化，使得在所有传感器节点均能将数据回传给汇聚节点的前提下，汇聚节点消耗的能量最少，从而达到最优的能量利用效率。本发明专利技术还公开了一种控制装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线传感器网络技术，特别涉及一种控制方法和控制装置。
技术介绍
由于信息化的发展，无线传感器网络需求会越来越广泛，但由于无线传感器网络中传感器节点一般都是小型化设备利用电池来供电，其有限电量的特性限制了其在一些特殊领域的应用，如一些人类难以接触的地方，如海洋、沙漠甚至核辐射区。于是一种全新的无源的无线传感器网络就变的迫在眉睫了。国内外已经针对这种无源的传感器网络进行了一些研究，如国外主要利用传感器节点环境背反射的方式将汇聚节点播撒的能量接收调制后并反射给汇聚节点。国内则主要采用对传感器节点对环境中散发的微弱能量进行收集，等积累到足够量之后再将信息传给sink的方式。然而这两种方式都有致命缺陷，第一种方式只是针对入射波进行简单的调制后再反射回去，缺乏足够的路由结构和编码方式，如果要达到一种令人满意的结果，则对RFsource的功率要求就会非常大；第二种方式需要一定时间来让传感器节点积累到足够的能量，并且这种方法需要收集环境中的能量，如果环境中能量变化就会导致传感器节点工作不稳定。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术需要提供一种控制方法和控制装置。本专利技术实施方式的控制方法，用于控制无源传感器网络中数据的回传及能量优化，所述无源传感器网络包括汇聚节点及传感器节点，所述控制方法包括步骤：能量计算步骤，所述能量计算步骤根据第一优化目标和第一约束条件集确定所述汇聚节点消耗能量的最优值；所述第一优化目标包括：使所述第一约束条件集成立的情况下，所述汇聚节点消耗的能量最小；所述第一约束条件集涉及：所述传感器节点接收到的能量减去所述传感器节点处理所述数据消耗的能量大于所述传感器节点将所述数据传递给下一个所述传感器节点所需的能量；能量播撒步骤，所述能量播撒步骤控制所述汇聚节点播撒能量至整个所述无源传感器网络；能量采集步骤，所述能量采集步骤控制所述传感器节点采集所述汇聚节点播撒的能量；分簇步骤，所述分簇步骤根据预定成簇规则将所述传感器节点分簇并选取簇头；及数据传递步骤，所述数据传递步骤控制每簇的所述传感器节点将所述数据传递给对应的所述簇头然后传递给所述汇聚节点或者离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点以最终传递给所述汇聚节点，并关闭传递完所述数据的所述传感器节点。在某些实施方式中，所述数据包括所述传感器节点自身所采集的所述数据和/或由其他所述传感器节点传递的所述数据。在某些实施方式中，所述数据传递步骤具体包括：在每个所述传感器节点将所述数据传递出去后判断每个所述传感器节点的当前能量是否大于等于休眠所需能量；在所述当前能量大于等于休眠所需能量时控制所述传感器节点进入休眠模式；及在所述当前能量小于休眠所需能量时控制所述传感器节点暂时关闭。在某些实施方式中，所述数据传递步骤具体包括：比较所述对应的所述簇头到所述汇聚节点的距离与其他所述传感器节点到所述汇聚节点的距离以确定所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点。在某些实施方式中，所述数据传递步骤具体包括：判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点是否为所述簇头；在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点不为所述簇头时将所述数据优先传递给所述簇头以最终传递给所述汇聚节点。在某些实施方式中，所述数据传递步骤具体包括：判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点是否存活；在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点存活时判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点与所述汇聚节点的距离是否小于预定距离；及在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点与所述汇聚节点的距离小于预定距离时，控制所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点将所述数据传递给所述汇聚节点。本专利技术实施方式的控制装置，用于控制无源传感器网络中数据的回传及能量优化，所述无源传感器网络包括汇聚节点及传感器节点，所述控制装置包括：能量计算模块，所述能量计算模块根据第一优化目标和第一约束条件集确定所述汇聚节点消耗能量的最优值；所述第一优化目标包括：使所述第一约束条件集成立的情况下，所述汇聚节点消耗的能量最小；所述第一约束条件集涉及：所述传感器节点接收到的能量减去所述传感器节点处理所述数据消耗的能量大于所述传感器节点将所述数据传递给下一个所述传感器节点所需的能量；能量播撒模块，所述能量播撒模块用于控制所述汇聚节点播撒能量至整个所述无源传感器网络；能量采集模块，所述能量采集模块用于控制所述传感器节点采集所述汇聚节点播撒的能量；分簇模块，所述分簇模块用于根据预定成簇规则将所述传感器节点分簇并选取簇头；及数据传递模块，所述数据传递模块用于控制每簇的所述传感器节点将所述数据传递给对应的所述簇头然后传递给所述汇聚节点或者离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点以最终传递给所述汇聚节点，并关闭传递完所述数据的所述传感器节点。在某些实施方式中，所述数据包括所述传感器节点自身所采集的所述数据和/或由其他所述传感器节点传递的所述数据。在某些实施方式中，所述数据传递模块包括：第一判断模块，所述第一判断模块用于在每个所述传感器节点将所述数据传递出去后判断每个所述传感器节点的当前能量是否大于等于休眠所需能量；第一控制模块，所述第一控制模块用于在所述当前能量大于等于休眠所需能量时控制所述传感器节点进入休眠模式；及第二控制模块，所述第二控制模块用于在所述当前能量小于休眠所需能量时控制所述传感器节点暂时关闭。在某些实施方式中，所述数据传递模块包括：比较模块，所述比较模块用于比较所述对应的所述簇头到所述汇聚节点的距离与其他所述传感器节点到所述汇聚节点的距离以确定所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点。在某些实施方式中，所述数据传递模块包括：第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点是否为所述簇头；所述数据传递模块用于在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点不为所述簇头时将所述数据优先传递给所述簇头以最终传递给所述汇聚节点。在某些实施方式中，所述数据传递模块包括：第三判断模块，所述第三判断模块用于判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点是否存活；第四判断模块，所述第四判断模块用于在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点存活时判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点与所述汇聚节点的距离是否小于预定距离；所述数据传递模块用于在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点与所述汇聚节点的距离小于预定距离时，控制所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点将所述数据传递给所述汇聚节点。本专利技术实施方式的控制方法及控制装置通过控制所述无源传感器网络中所述数据的回传及能量优化，使得在所有所述传感器节点均能将所述数据回传给所述汇聚节点的前提下，所述汇聚节点消耗的能量最少，从而达到最优的能量利用效率。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施方式的控制方法的流程示意图。图2是本专利技术实施方式的控制装置的功能模块示意图。图3是本专利技术实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制方法，用于控制无源传感器网络中数据的回传及能量优化，其特征在于，所述无源传感器网络包括汇聚节点及传感器节点，所述控制方法包括步骤：能量计算步骤，所述能量计算步骤根据第一优化目标和第一约束条件集确定所述汇聚节点消耗能量的最优值；所述第一优化目标包括：使所述第一约束条件集成立的情况下，所述汇聚节点消耗的能量最小；所述第一约束条件集涉及：所述传感器节点接收到的能量减去所述传感器节点处理所述数据消耗的能量大于所述传感器节点将所述数据传递给下一个所述传感器节点所需的能量；能量播撒步骤，所述能量播撒步骤控制所述汇聚节点播撒能量至整个所述无源传感器网络；能量采集步骤，所述能量采集步骤控制所述传感器节点采集所述汇聚节点播撒的能量；分簇步骤，所述分簇步骤根据预定成簇规则将所述传感器节点分簇并选取簇头；及数据传递步骤，所述数据传递步骤控制每簇的所述传感器节点将所述数据传递给对应的所述簇头然后传递给所述汇聚节点或者离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点以最终传递给所述汇聚节点，并关闭传递完所述数据的所述传感器节点。

【技术特征摘要】
1.一种控制方法，用于控制无源传感器网络中数据的回传及能量优化，其特征在于，所述无源传感器网络包括汇聚节点及传感器节点，所述控制方法包括步骤：能量计算步骤，所述能量计算步骤根据第一优化目标和第一约束条件集确定所述汇聚节点消耗能量的最优值；所述第一优化目标包括：使所述第一约束条件集成立的情况下，所述汇聚节点消耗的能量最小；所述第一约束条件集涉及：所述传感器节点接收到的能量减去所述传感器节点处理所述数据消耗的能量大于所述传感器节点将所述数据传递给下一个所述传感器节点所需的能量；能量播撒步骤，所述能量播撒步骤控制所述汇聚节点播撒能量至整个所述无源传感器网络；能量采集步骤，所述能量采集步骤控制所述传感器节点采集所述汇聚节点播撒的能量；分簇步骤，所述分簇步骤根据预定成簇规则将所述传感器节点分簇并选取簇头；及数据传递步骤，所述数据传递步骤控制每簇的所述传感器节点将所述数据传递给对应的所述簇头然后传递给所述汇聚节点或者离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点以最终传递给所述汇聚节点，并关闭传递完所述数据的所述传感器节点。2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数据包括所述传感器节点自身所采集的所述数据和/或由其他所述传感器节点传递的所述数据。3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数据传递步骤具体包括：在每个所述传感器节点将所述数据传递出去后判断每个所述传感器节点的当前能量是否大于等于休眠所需能量；在所述当前能量大于等于休眠所需能量时控制所述传感器节点进入休眠模式；及在所述当前能量小于休眠所需能量时控制所述传感器节点暂时关闭。4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数据传递步骤具体包括：比较所述对应的所述簇头到所述汇聚节点的距离与其他所述传感器节点到所述汇聚节点的距离以确定所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点。5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数据传递步骤具体包括：判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点是否为所述簇头；在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点不为所述簇头时将所述数据优先传递给所述簇头以最终传递给所述汇聚节点。6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述数据传递步骤具体包括：判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点是否存活；在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点存活时判断所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点与所述汇聚节点的距离是否小于预定距离；及在所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点与所述汇聚节点的距离小于预定距离时，控制所述离所述汇聚节点更近的一簇的所述传感器节点将所述数据传递给所述汇聚节点。7.一种控制装置，用于控制无源传感器网络中数据的回传及能量优化，其特征在于，所述无源传感器网络包括汇聚节点及传感器节点，所述控制装置包...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩子栋，贡毅，马国庆，郑承昊，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44