一种环境监测定向WSN节能实现的方法技术

本发明专利技术涉及无线传感器网络技术领域，且公开了一种环境监测定向WSN节能实现的方法，包括在用于环境监测中的WSN设有一个基站，基站覆盖区域内设置多个传感器节点，测基站接收机的热噪声功率谱密度，检测基站内传感器发射功率，测量基站内的天线增益，同时测量基站覆盖区域的面积。该环境监测定向WSN节能实现的方法，通过在节点的硬件能量优化方面，提出通过基站天线成型技术提高指向传感器部署稠密方向的天线增益、降低传感器部署稀疏区域方向的天线增益(天线增益在空域中的总值是一定的)，从而延长网络生命周期，推导出给定系统约束情况下的平均网络生命周期的上界值，设计网络中帧结构并用FPGA实现基于流水线的帧处理。帧结构并用FPGA实现基于流水线的帧处理。

【技术实现步骤摘要】
一种环境监测定向WSN节能实现的方法


[0001]本专利技术涉及无线传感器网络
，具体为一种环境监测定向WSN节能实现的方法。

技术介绍

[0002]无线传感器网络(Wireless sensor network,WSN)因有成本低、易部署等显著优势而在土壤、大气及水环境监测等方面广泛应用，通过在环境监测区域内部署一定的传感器节点，实现对土壤酸碱度、水源水质等相关信息的采集和传输，并以无限通信的方式将采集的信息传送至基站，但是，环境监测中的传感器节点通常采用电池供电，为避免电池的频繁更换，就非常有必要加强对其能量管理的重视(即能耗问题)；
[0003]针对WSN中的能耗问题，现有研究主要从节点能量优化策略和网络能量优化策略两方面展开，其中节点能量优化策略主要包括硬件节能和软件节能，硬件能量优化策略主要从传感器节能、微处理器节能和无线收发节能三个方面展开研究；软件能量优化策略主要体现在操作系统的设计和调度协议与算法的研究上，除了在节点级进行能量优化外，在整个网络层面也应该实施能量优化，网络层面的能量优化策略主要包括基于网络拓扑的能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环境监测定向WSN节能实现的方法，具体操作步骤如下，其特征在于：所述S1、在用于环境监测中的WSN设有一个基站，基站覆盖区域内设置多个传感器节点，同时基站覆盖区域中的传感器数量表示为N，传感器的放置位置表示为(x,y)；S2、检测基站接收机的热噪声功率谱密度，热噪声功率谱密度表示为N
o
，检测基站内传感器发射功率，传感器的发射功率表示为P
T
(x,y)，测量基站内的天线增益，基站天线增益表示为g
R
(x,y)，同时测量基站覆盖区域的面积，面积表示为A；S3、根据S1步骤以及S2步骤按照通信相关理论，可假设基站内传感器节点存活时间是其发射机功率的反函数，为简化推导，以传感器的发射功率作为优化参数，因此位于(x,y)位置的传感器信干噪比γ(x,y)可表示为：S4、测量基站发射机天线增益，发射机天线增益表示为G
T
，测量基站中所有天线的平均天线增益，平均天线增益表示为G
R
，测量传感器电磁波的自由空间损耗，自由空间损耗表示为L
fs
，测量传感器电磁波在传输过程中的衰减和大气吸收的损耗，衰减和大气吸收的损耗表示为L
l
；根据上述参数使得S3步骤中的K1可定义为：K1＝g
R
G
T
L
fs
L
l
；S5、K2定义如下：K2＝G
T
g
R
L
fs
L
l
(N
‑
1)R/W；S6、在CDMA通信系统中，为了以系统所需的BER使系统容量最大化，SNR必须始终独立于传感器位置，即要求接收节点以相同的功率接收来自处于不同地理位置的传感器节点的信号，因此S3步骤中分母中的第二项可化简为：K2g
R
(x,y)P
T
(x,y)，因此将该公式引入S3步骤公式中可得：S7、定义节点传感器的平均发送功率为：∫∫
A
F(x,y,g(x,y))dxdy，其中公式中：F(x,y,g(x,y))＝P
T
(x,y)f(x,y)；假设F(x,y,g(x,y))及其导数在A上是连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世宇，张兵兵，孟博，孔昕，
申请(专利权)人：中科天际科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：