基于WiFi的高效无线组网传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于WiFi的高效无线组网传输系统。数据获取模块之间采用多跳的自组织传输方式进行数据的传输，扩展了无线信号的覆盖范围，采用粒子群算法确定数据获取模块传输数据到数据汇聚模块的最优路径，使得选取的最优路径具有路径短和最优路径中的数据获取模块的当前能量值较高的优势，从而提高了系统的生命周期。

【技术实现步骤摘要】
基于WiFi的高效无线组网传输系统
本专利技术创造涉及WiFi领域，具体涉及一种基于WiFi的高效无线组网传输系统。
技术介绍
目前，无线局域网由于相对有线网络的众多优点受到广泛应用，其中，WiFi因高效的工作能力和较快的传输速度而受到热捧，但是由于WiFi的支持范围有限，使得它的发展受到一定程度的限制，针对上述缺陷，利用无线组网技术，通过多个无线跳来进行自组网，从而大大的扩展了无线信号的覆盖范围。在无线组网技术中，每个节点都可以与相应的对等节点进行通信，使网络间的通信变得灵活多变，链路之间的选择自然的就成了节点之间通信的关键因素，如何在网络中找到源节点和目的节点之间最优的链路，使得源节点到目的节点之间的路径短和能量高，是延长网络的生命周期的重点。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种基于WiFi的高效无线组网传输系统。本专利技术创造的目的通过以下技术方案实现：一种基于WiFi的高效无线组网传输系统，包括多个数据获取模块、数据汇聚模块和数据接收终端，所述数据获取模块包括数据获取单元和无线WiFi通信单元，所述数据获取单元用于获取待传输的数据，并将获取的数据通过无线WiFi通信单元传输至数据汇聚模块，由数据汇聚模块传输至数据接收终端。优选地，所述数据获取模块之间采用多跳的自组织传输方式将获取的数据传输至数据汇聚模块，设V表示系统中数据获取模块的集合，且V＝{Vi,i＝1,2,…,N}，其中，Vi表示第i个数据获取模块，N表示数据获取模块的总数，设表示从数据获取模块Vi到数据汇聚模块s的一条路径，其中，表示路径Li中的第2个数据获取模块，表示数据获取模块Vi和数据获取模块之间的单跳链路，表示路径Li中的第3个数据获取模块，表示数据获取模块和数据获取模块之间的单跳链路，表示路径Li中的第(n-1)个数据获取模块，表示路径Li中的第n个数据获取模块，表示数据获取模块和数据获取模块之间的单跳链路，表示数据获取模块和数据汇聚模块s之间的单跳链路，采用粒子群算法确定从数据获取模块Vi到数据汇聚模块s的最优路径，定义粒子群算法的适应度函数为f，则f的表达式为：式中，Vk表示集合V中的第k个数据获取模块，E(Vk)表示数据获取模块Vk的当前能量值，表示路径Li中的第j个数据获取模块，表示数据获取模块的当前能量值，表示链路的长度，表示链路的长度，表示路径Li中的第(j+1)个数据获取模块，表示数据获取模块和数据获取模块之间的单跳链路，表示链路的长度，D(Vi，s)表示数据获取模块Vi到数据汇聚模块s的单跳链路的长度，n表示路径Li中的数据获取模块数，A和B为权重因子，且A+B＝1。优选地，在粒子群的初始化时，对粒子群中的每个粒子赋予一个初始性能值h(0)，设xi表示粒子群中的第i个粒子，Y(xi)表示粒子xi的局部邻域粒子集合，且Y(xi)＝{xj|d(xi，xj)≤d，j＝1，2，...，M(xi)}，其中，d为给定的距离阈值，M(xi)表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的粒子数，xj表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的第j个粒子，d(xi，xj)表示粒子xi和粒子xj之间的距离，定义表示粒子xi在第r次迭代时对应的第一性能评估系数，表示粒子xi在第r次迭代时对应的第二性能评估系数，且和的表达式为：式中，fi(r-l)表示粒子xi在第(r-l)次迭代时的适应度函数值，fi(r-l-1)表示粒子xi在第(r-l-1)次迭代时的适应度函数值，R表示选取的连续迭代数，且η(fi(r-l)-fi(r-l-1))表示判断函数，当fi(r-l)-fi(r-l-1)≥0时，η(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝1，当fi(r-l)-fi(r-l-1)＜0时，则η(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝0，fi(r)表示粒子xi在第r次迭代时的适应度函数值，fj(r)表示粒子xj在第r次迭代时的适应度函数值，θij(r)表示取值函数，当fi(r)＜fj(r)时，则θij(r)＝1，当fi(r)≥fj(r)时，则θij(r)＝0；设hi(r)表示粒子xi在第r次迭代时的性能值，当且时，则hi(r)＝h(0)；当且时，则当且时，则其中，xm表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的第m个粒子，xn表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的第n个粒子，fm(r)表示粒子xm在第r次迭代时的适应度函数值，fn(r)表示粒子xn在第r次迭代时的适应度函数值，表示取中值函数，xa表示粒子群中的第a个粒子，xb表示粒子群中的第b个粒子，fa(r)表示粒子xa在第r次迭代时的适应度函数值，fb(r)表示粒子xb在第r次迭代时的适应度函数值，表示取最大值函数，ρ(fi(r-l)-fi(r-l-1))表示判断函数，当fi(r-l)-fi(r-l-1)≥0时，ρ(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝0，当fi(r-l)-fi(r-l-1)＜0时，ρ(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝1。优选地，根据粒子群中各粒子当前迭代时的性能值选择其对应的位置和速度更新方式，具体为：当粒子xi在第r次迭代时的性能值hi(r)满足{hi(r)＝h(0)}时，则粒子xi采用下式进行位置和速度的更新：υi(r+1)＝ωυi(r)+c1rand(0，1)(g(r)-Xi(r))Xi(r+1)＝Xi(r)+υi(r+1)当粒子xi在第r次迭代时的性能值hi(r)满足时，则粒子xi采用下式进行位置和速度的更新：υi(r+1)＝ωυi(r)+c1rand(0，1)(g(r)-Xi(r))+c2rand(0，1)(gi(r)-Xi(r))Xi(r+1)＝Xi(r)+υi(r+1)式中，υi(r+1)表示粒子xi在第(r+1)次迭代时的速度，υi(r)表示粒子xi在第r次迭代时的速度，Xi(r+1)表示粒子xi在第(r+1)次迭代时的位置，Xi(r)表示粒子xi在第r次迭代时的位置，ω表示惯性权重因子，rand(0，1)表示随机生成(0，1)之间的随机数，c1和c2表示加速因子，g(r)表示粒子群在第r次迭代时的全局最优位置，gi(r)表示粒子xi在第r次迭代时的个体最优位置；当粒子xi在第r次迭代时的性能值hi(r)满足时，针对粒子xi定义筛选函数J(xi)，则J(xi)的表达式为：式中，hi(r-j)表示粒子xi在第(r-j)次迭代时的性能值，表示判断函数，当时，则当时，则当J(xi)＜rand(0，1)时，将粒子xi在粒子群中删除。优选地，当数据获取模块Vi在t时刻有新的数据包si(t)要发送时，数据获取模块Vi采用长度为τ的时隙窗口T+(t)和T-(t)对其信道进行检测，且T+(t)＝{t，t+1，...，t+τ-1}，T-(t)＝{t-τ，t-τ+1，...，t-1}，定义数据获取模块Vi在t时刻的信道检测因子为ηi(t)，则ηi(t)的计算公式为：式中，δ(t+k)为检测函数，当数据获取模块Vi监听到信道在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于WiFi的无线组网传输系统，其特征是，包括多个数据获取模块、数据汇聚模块和数据接收终端，所述数据获取模块包括数据获取单元和无线WiFi通信单元，所述数据获取单元用于获取待传输的数据，并将获取的数据通过无线WiFi通信单元传输至数据汇聚模块，由数据汇聚模块传输至数据接收终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于WiFi的无线组网传输系统，其特征是，包括多个数据获取模块、数据汇聚模块和数据接收终端，所述数据获取模块包括数据获取单元和无线WiFi通信单元，所述数据获取单元用于获取待传输的数据，并将获取的数据通过无线WiFi通信单元传输至数据汇聚模块，由数据汇聚模块传输至数据接收终端。


2.根据权利要求1所述的一种基于WiFi的无线组网传输系统，其特征是，所述数据获取模块之间采用多跳的自组织传输方式将获取的数据传输至数据汇聚模块，设V表示系统中数据获取模块的集合，且V＝{Vi，i＝1，2，…，N}，其中，Vi表示第i个数据获取模块，N表示数据获取模块的总数，采用粒子群算法确定从数据获取模块Vi到数据汇聚模块s的最优路径；
在粒子群的初始化时，对粒子群中的每个粒子赋予一个初始性能值h(0)，设xi表示粒子群中的第i个粒子，Y(xi)表示粒子xi的局部邻域粒子集合，且Y(xi)＝{xj|d(xi，xj)≤d,j＝1,2,…,M(xi)}，其中，d为给定的距离阈值，M(xi)表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的粒子数，xj表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的第j个粒子，d(xi,xj)表示粒子xi和粒子xj之间的距离，定义表示粒子xi在第r次迭代时对应的第一性能评估系数，表示粒子xi在第r次迭代时对应的第二性能评估系数，且和的表达式为：






式中，fi(r-l)表示粒子xi在第(r-l)次迭代时的适应度函数值，fi(r-l-1)表示粒子xi在第(r-l-1)次迭代时的适应度函数值，R表示选取的连续迭代数，且η(fi(r-l)-fi(r-l-1))表示判断函数，当fi(r-l)-fi(r-l-1)≥0时，η(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝1，当fi(r-l)-fi(r-l-1)<0时，则η(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝0，fi(r)表示粒子xi在第r次迭代时的适应度函数值，fj(r)表示粒子xj在第r次迭代时的适应度函数值，θij(r)表示取值函数，当fi(r)<fj(r)时，则θij(r)＝1，当fi(r)≥fj(r)时，则θij(r)＝0；
设hi(r)表示粒子xi在第r次迭代时的性能值，当且时,则hi(r)＝h(0)；当且时，则当且时，则其中，xm表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的第m个粒子，xn表示局部邻域粒子集合Y(xi)中的第n个粒子，fm(r)表示粒子xm在第r次迭代时的适应度函数值，fn(r)表示粒子xn在第r次迭代时的适应度函数值，表示取中值函数，xa表示粒子群中的第a个粒子，xb表示粒子群中的第b个粒子，fa(r)表示粒子xa在第r次迭代时的适应度函数值，fb(r)表示粒子xb在第r次迭代时的适应度函数值，表示取最大值函数，ρ(fi(r-l)-fi(r-l-1))表示判断函数，当fi(r-l)-fi(r-l-1)≥0时，ρ(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝0，当fi(r-l)-fi(r-l-1)<0时，ρ(fi(r-l)-fi(r-l-1))＝1。


3.根据权利要求2所述的一种基于WiFi的无线组网传输系统，其特征是，根据粒子群中各粒子当前迭代时的性能值选择其对应的位置和速度更新方式，具体为：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘道选，
申请(专利权)人：徐文强，
类型：发明
国别省市：山东;37