[发明专利]一种水声传感器网络系统及其拓扑初始化方法

权利要求书

1.一种水声传感器网络系统，包括汇聚节点和传感器节点，其中，汇聚节点为第0层节点，与汇聚节点之间的距离在有效通信范围以内的传感器节点为第1层节点；对于每个第i层节点，除去上层节点和同层节点外，与该第i层节点的距离在有效通信范围以内的传感器节点为第i+1层节点，其中i为正整数，第i层节点是第i+1层节点的上层节点；

所述传感器节点用于向上层节点上传本节点所采集的数据，以及向上层节点转发该节点所接收到的由下层节点上传的数据，以及向下层发送或转发控制信息；

所述汇聚节点用于接收各传感器节点逐层上传的数据，并向下层节点发送控制信息。

2.根据权利要求1所述的水声传感器网络系统，其特征在于，所述水声传感器网络系统所使用的频带包括第一、第二、第三数据信息频带；若某个节点层次为N，满足N mod 3＝0，则该节点为1类节点，满足N mod 3＝1，则该节点为2类节点，满足N mod 3＝2则该节点为3类节点，1类节点与2类节点、2类节点与3类节点、3类节点与1类节点之间的通信频带分别采用第一、第二、第三数据信息频带。

3.根据权利要求2所述的水声传感器网络系统，其特征在于，所述水声传感器网络系统所使用的频带还包括控制信息窄带，各节点之间的控制信息使用控制信息窄带进行传输。

4.根据权利要求1所述的水声传感器网络系统，其特征在于，当一个节点同时可以与多个上层节点通信时，将其中一个上层节点确定为父节点，其它的可通信的上层节点为伪父节点，下层节点优先通过其父节点上传数据。

5.根据权利要求4所述的水声传感器网络系统，其特征在于，当一个节点同时可以与多个下层节点进行通信时，判断各下层节点的父节点的优先级，当自己的优先级比所述下层节点的父节点高，且该下层节点的父节点为同层节点时，确定该下层节点为自己的子节点；当自己的优先级比所述下层节点的父节点低，且该下层节点的父节点为同层节点时，确定该下层节点是自己的伪子节点。

6.根据权利要求5所述的水声传感器网络系统，其特征在于，每个传感器节点均在本地保存该传感器节点的局部拓扑信息，所述局部拓扑信息包括：父节点编号，伪父节点编号及数量，子节点编号及数量，伪子节点编号及数量，以及通信范围内的同层节点编号及数量。

7.根据权利要求6所述的水声传感器网络系统，其特征在于，所述汇聚节点数目大于1，每个汇聚节点控制的传感器网络系统的一个区域；所述传感器节点在本地保存的局部拓扑信息包括：区域内伪父节点编号，区域内伪子节点编号，区域间伪父节点编号，以及区域间伪子节点编号及数量。

8.权利要求1所述的水声传感器网络系统的拓扑初始化方法，包括下列步骤：

1)汇聚节点发出拓扑生成帧，所述拓扑生成帧携带本地的局部拓扑信息；

2)传感器节点接收到所述汇聚节点发出的拓扑生成帧后，更新本地的局部拓扑信息，并发送新的拓扑生成帧，该拓扑生成帧携带本地的局部拓扑信息；

3)传感器节点接收到其它传感器节点发出的拓扑生成帧后，更新本地的局部拓扑信息，并发送新的拓扑生成帧，该拓扑生成帧携带本地的局部拓扑信息；

4)不断重复执行步骤3)直至所有传感器节点的局部拓扑信息更新完毕；所述局部拓扑信息包括：父节点编号，伪父节点编号及数量，子节点编号及数量，伪子节点编号及数量，以及通信范围内的同层节点编号及数量。

9.根据权利要求8所述的拓扑初始化方法，其特征在于，所述步骤3)中，在更新本地的局部拓扑信息后发送拓扑生成回复包，拓扑生成回复包携带父节点编号，子节点编号以及子节点层数信息，上层节点根据拓扑生成回复包更新其局部拓扑信息中的子节点与伪子节点信息。

10.根据权利要求8所述的拓扑初始化方法，其特征在于，所述步骤3)中，传感器发送新的拓扑生成帧前需等待一定时间，以使所有可通信上层节点的拓扑生成帧均接收完毕。