基于寻路算法的无线传感网络节点唤醒系统及方法技术方案

本发明专利技术属于传感器技术领域，具体涉及基于寻路算法的无线传感网络节点唤醒系统及方法，包括：主动唤醒中心、无线传感器节点和传感器网络；所述无线传感器节点不规则地分布于传感器网络中；所述无线传感器节点均包括：中央控制单元、主动唤醒控制单元、被动唤醒控制单元和传感器；所述主动唤醒控制单元，响应主动唤醒中心的唤醒命令，唤醒传感器节点；所述被动唤醒控制单元，在中央控制单元预设触发条件的控制下，唤醒传感器节点。其通过被动唤醒方式和主动唤醒方式相结合，降低了传感器网络的功耗，提升了传感器网络的寿命；同时，基于遗传算法的寻路方法，使得唤醒传感器的效率更高，降低了误唤醒的概率。

【技术实现步骤摘要】
基于寻路算法的无线传感网络节点唤醒系统及方法
本专利技术属于传感器
，具体涉及基于寻路算法的无线传感网络节点唤醒系统及方法。
技术介绍
随着物联网技术的快速发展，其在各个领域的应用越来越广泛，而无线通信技术作为物联网主要通信技术之一，应用也越来越广泛，因此，在无线通信技术日益广泛的应用中，对无线通信系统的低功耗、远距离传输等都提出了很高的要求。一般的无线通信系统主要由一个主节点和多个从节点组成。传统技术中，无线通信系统采用周期唤醒机制来降低功耗，从节点在唤醒周期内自动唤醒后，准备接收数据。当从节点在接收数据时发现所接收的数据不属于自身要接收的数据时，会产生多余唤醒的问题，当无线通信系统中的从节点比较多时，频繁的多余唤醒将会大大增加节点的平均功耗，导致增加了无线通信系统的功耗。无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。构成传感器节点的单元分别为：数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。其中数据采集单元通常都是采集监测区域内的信息并加以转换，比如光强度跟大气压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于寻路算法的无线传感网络节点唤醒系统，包括：主动唤醒中心、无线传感器节点和传感器网络；所述无线传感器节点不规则地分布于传感器网络中；所述无线传感器节点均包括：中央控制单元、主动唤醒控制单元、被动唤醒控制单元和传感器；所述主动唤醒控制单元，响应主动唤醒中心的唤醒命令，唤醒传感器节点；所述被动唤醒控制单元，在中央控制单元预设触发条件的控制下，唤醒传感器节点；其特征在于，所述主动唤醒中心包括：唤醒模式选择单元、寻路单元和执行单元；所述唤醒模式选择单元，提供三种唤醒模式选择；所述三种唤醒模式分别为：区域唤醒模式、线性唤醒模式和点唤醒模式；所述寻路单元，基于所述唤醒模式，调整预设的寻路模型中的参数...

【技术特征摘要】
1.基于寻路算法的无线传感网络节点唤醒系统，包括：主动唤醒中心、无线传感器节点和传感器网络；所述无线传感器节点不规则地分布于传感器网络中；所述无线传感器节点均包括：中央控制单元、主动唤醒控制单元、被动唤醒控制单元和传感器；所述主动唤醒控制单元，响应主动唤醒中心的唤醒命令，唤醒传感器节点；所述被动唤醒控制单元，在中央控制单元预设触发条件的控制下，唤醒传感器节点；其特征在于，所述主动唤醒中心包括：唤醒模式选择单元、寻路单元和执行单元；所述唤醒模式选择单元，提供三种唤醒模式选择；所述三种唤醒模式分别为：区域唤醒模式、线性唤醒模式和点唤醒模式；所述寻路单元，基于所述唤醒模式，调整预设的寻路模型中的参数，生成寻路路径并发送给执行单元；所述执行单元，基于所述寻路路径，发送唤醒命令，至目标的无线传感器节点。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述寻路模型建立的过程执行以下步骤：建立基于无线传感器节点和传感器网络建立寻路地图，具体过称为：将传感器网络抽象为连接线，将无线传感器节点抽象为点，同时将传感器节点进行地址编号，所有传感器节点之间的地址编号均不相同；基于建立的寻路地图，建立遗传寻路模型，遗传寻路模型基于所述唤醒模式，调整预设的寻路模型中的参数，生成寻路路径。


3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述遗传寻路模型进行寻路的方法执行以下步骤：步骤1：确定传感器网络中的信息传输的起始节点和信息传输的终节点；若唤醒模式为点唤醒模式，则执行步骤2,若唤醒模式为区域唤醒模式，则选取目标区域的中心节点为终节点，再执行步骤2，若唤醒模式为线唤醒模式，则选取目标线的中间节点为终节点，再执行步骤2；步骤2：在传感器网络中随机选取N个节点，选取的节点至少包含起始节点、终节点以及其他若干个中间节点；步骤3：在选取的N个节点中进行节点信息传输的路径规划，同时，统计路径中的传感器节点数量，再重新执行本步骤5次，选取统计路径中的传感器节点数量最少的路径作为传输路径。


4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述步骤3：在选取的N个节点中进行节点信息传输的路径规划，同时，统计路径中的传感器节点数量，再重新执行本步骤5次，选取统计路径中的传感器节点数量最少的路径作为传输路径方法包括：步骤3.1：在选取的N个节点中，确定一个中心节点，其坐标为(0,0)；步骤3.2：定义节点传输最小树，节点传输最小树包括：节点传输最小树根节点和节点传输最小树中子节点；所述节点传输最小树中子节点可以连接的其他节点；步骤3.3：结合步骤3.1和步骤3.2，并考虑能量Sij、传输距离Pij、信道安全Bij和k值更新路径规划的算法公式，其中，k值为邻居节点数量：i和j表示节点；步骤3.4：按照步骤3.2和3.3建立好路径之后进行数据传输，节点传输最小树中子节点将其收集到的数据传送给父节点，父节点对其收集到的数据以及子节点发送到的数据进行聚合操作，然后将聚合得到的数据传送给自己父节点直至中心节点；步骤3.5：运行设定的时间周期后，按照步骤3.2至步骤3.4进行树的自适应维护更新，继续进行数据的传送。


5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述步骤3.3：结合步骤3.1和步骤3.2，并考虑能量Sij、传输距离Pij、信道安全Bij和k值更新路径规划的算法公式，其中，k值为邻居节点数量：i和j表示节点的方法执行以下步骤：将原始的路径规划公式：中的ηij使用新的算子进行更新，更新后的公式为：其中：t表示为时刻，τij表示信息素浓度，ηij表示i节点和节点j之间的隔离算子，α与β分别表示信息素浓度与隔离算子的权重，即在路径选择过程中所起的因素，Radius和BA表示将Sij、Pij和Bij量化到同一量纲上的参数，A表示第一调整参数，当唤醒模式为：区域唤醒模式时，取值为5，当唤醒模式为：线唤醒模式时，取值为3，当唤醒模式为：点唤醒模式时，取值为1；B表示第二调整参数，当唤醒模式为：区域唤醒模式时，取值为10，当唤醒模式为：线唤醒模式时，取值为12，当唤醒模式为：点唤醒模式时，取值为18；C表示第三调整系数，当唤醒模式为：区域唤醒模式时，取值为2，当唤醒模式为：线唤醒模式时，取值为1.5，当唤醒模式为：点唤醒模式时，取值为0.9。


6.基于寻路算法的无...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴秀富，
申请(专利权)人：杭州伍暨通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33