[发明专利]海上搜救无线传感网及其能量动态分配方法有效
申请号: | 201210587836.7 | 申请日: | 2012-12-29 |
公开(公告)号: | CN103067510A | 公开(公告)日: | 2013-04-24 |
发明(设计)人: | 吴华锋;张倩楠;杨磊 | 申请(专利权)人: | 上海海事大学 |
主分类号: | H04L29/08 | 分类号: | H04L29/08;H04W40/10;H04W84/18 |
代理公司: | 上海信好专利代理事务所(普通合伙) 31249 | 代理人: | 周荣芳 |
地址: | 201306 上海市*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 海上 搜救 无线 传感 及其 能量 动态分配 方法 | ||
1.一种海上搜救无线传感网,其特征在于,该传感网包含:
船舶终端(1),其设置于船舶,通过外接的卫星(4)与互联网建立通信连接;
汇聚节点(2),其设置于救生艇筏,该汇聚节点(2)与所述的船舶终端(1)无线通讯连接;以及,
传感器节点(3),其设置于救生衣,该传感器节点(3)实时探测所述汇聚节点(2)并与所述的汇聚节点(2)无线通讯连接;
所述传感器节点(3)传输该传感器节点(3)的位置信号至汇聚节点(2),汇聚节点(2)将该汇聚节点(2)及传感器节点(3)的位置信息传输至船舶终端(1)。
2.如权利要求1所述的海上搜救无线传感网,其特征在于,所述的传感网包含若干个传感器节点(3),若干个该传感器节点(3)分布在海上并通过无线通讯形成无线传感器网络(31),该无线传感器网络(31)实时探测所述汇聚节点(2);
所述无线传感器网络(31)中任意一个传感器节点(3)探测到汇聚节点(2),即将该无线传感器网络(31)中所有传感器节点(3)的位置信号都传输至汇聚节点(2)。
3.一种如权利要求1所述的海上搜救无线传感网的能量动态分配方法,其特征在于,该方法基于精英移民遗传方法,将上一代解中的较优解作为精英解保留并生成移民解,对上一代中不适用于新环境的劣质解进行遗传优化操作;
该方法包含:
步骤1、通过各传感器节点(3)与汇聚节点(2)的距离远近对传感器节点(3)进行编码并对其发射功率进行初始化,使得传感器节点(3)的发射距离满足可以与编号小于该传感器节点(3)的邻居节点进行通信的功率水平,实现该传感器节点(3)可与其邻居节点进行通信;
步骤2、将初始化的传感器节点(3)的发射功率作为后续优化操作的一组待选解;
步骤3、建立起适于延长该无线传感器网络(31)生命期的适应度函数;适应度函数为每个传感器节点(3)发射功率与全部节传感器节点(3)发射功率和的比值;平均功率与全部传感器节点(3)发射功率和的比值作为参考值;
步骤4、依据该能量动态分配方法的解X的适应度函数值对各个传感器节点(3)的能量分配进行优化选择操作;该选择操作基于精英移民的遗传方法来对传感器节点(3)的能量分配进行优化。
4.如权利要求3所述的适用于海上搜救无线传感网的能量动态分配方法,其特征在于,所述的每个传感器节点(3)发射功率与全部节传感器节点(3)发射功率和的比值如下:
(1)
式(1)中, Cj为染色体,代表某刻第j个传感器节点(3)发射能量级别;F(Cj)为某时刻第j个传感器节点(3)发射能量级别的适应度值;Pj为传感器节点j当前发射能量水平;N为无线传感器网络(31)中传感器节点(3)的总数;
所有所述传感器节点(3)的平均功率占总发射功率的比值作为适应度函数比较的参考值,即1/N。
5.如权利要求3或4所述的适用于海上搜救无线传感网的能量动态分配方法,其特征在于,所述的步骤3包含以下步骤:判断无线传感器网络(31)中各个传感器节点(3)的发射功率是否大于平均发射功率;
若是,则将该发射功率大于平均发射功率的传感器节点(3)作为待优化对象;
若否,则该发射功率低于平均发射功率的传感器节点(3)作为精英解遗传到下一代种群中。
6.如权利要求3或4所述的适用于海上搜救无线传感网的能量动态分配方法,其特征在于,所述步骤4包含:
对染色体Cj的内基因进行单点交叉,染色体Cj的内基因包含x1j(t), x2j(t), …, xnj(t);xnj(t)的交叉对象为步骤3中选取的移民解;
交叉后更新公式如式(2):
(2)
其中,hij(t+1)为交叉操作产生的新个体;
对交叉进化后的结果判定传感器节点(3)发射功率是否可以与汇聚节点2进行通信后,若是,则再完成更新操作,若否,则重新优化。
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