[发明专利]无线传感器网络的节点救援系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络技术，尤其是一种无线传感器网络的节点救援系统和方法。

背景技术

在无线传感器网络里面，每个网络节点一般通过电池供电，其能量储备是有限的，当网络中的某一关键节点由于例如被频繁使用而电量耗尽过早“死亡”，则会使得需要通过该“死亡”的关键节点进行转发的数据无法正常传输。

在现有的无线传感器网络技术中，一般是通过改进路由算法使得网络中的每个节点的被使用频率保持一致，从而维持网络中的大部分节点的寿命趋于一致。例如，在路由计算过程中，当发现某网络节点的剩余能量低于某一阈值时，即该节点出现能量危机时，则选择其他邻居节点来代替该节点。

但是，通过改进路由算法来延长节点寿命的方法主要适用于节点密集型的无线传感器网络，因为在节点密集型的无线传感器网络里，一个节点具有较多的邻居节点，这些邻居节点可以在该节点剩余能量偏低时，来代替该节点转发数据。而对于节点分布稀疏的无线传感器网络或者节点分布不均匀的无线传感器网络，当某一节点出现能量危机时，可能无法找到合适的邻居节点来代为转发数据，从而影响正常的数据传输。而且，有些网络节点所处的位置处由于环境问题可能不便设置持续性电源或者不便对节点进行充电，同时考虑到成本问题，也难以通过给每个网络节点设置持续性电源或充电设备来解决该问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明设计一种无线传感器节点救援系统和方法。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种无线传感器节点救援系统。该系统包括：

主干节点，用于组成主干网络，且所述主干节点的能量是可持续的；

普通节点，设置在主干网络的覆盖空隙中，能够获取自身的能量信息和位置信息，

当主干节点或普通节点发现下一转发节点出现能量危机时，通过主干网络搜索救援节点，并向救援节点发送救援信息；

救援节点，与主干节点连接，能够移动且能够获取自身的位置信息，在救援节点接收到救援信息时，根据救援信息中包含的所述下一转发节点的位置信息和自身的位置信息进行移动控制，移动至发送救援信息的主干节点或普通节点的通信范围内，并代替出现能量危机的所述下一转发节点转发数据。

进一步地，所述能量信息是网络节点的剩余能量值。

进一步地，所述救援节点均匀的分布在无线传感器网络中，或者随机分布。

进一步地，所述主干节点还包括充电装置，用于在救援节点空闲时对救援节点进行充电。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种无线传感器节点救援方法。该方法包括：

步骤1，当前网络节点获取下一转发节点的能量信息；

步骤2，根据所述能量信息判断下一转发节点是否出现能量危机；

步骤3，当步骤2的判断结果是所述下一转发节点出现能量危机时，当前网络节点通过主干网络搜索救援节点；

步骤4，当搜索到救援节点时，向所述搜索到的救援节点发送救援信息，占用所述救援节点；

步骤5，所述救援节点根据所述救援信息中包含的所述下一转发节点的位置信息和自身的位置信息进行移动控制，移动至发送救援信息的网络节点的通信范围内，并代替出现能量危机的所述下一转发节点转发数据。

进一步的，所述方法还包括：

步骤6，当数据通信任务执行完后，释放所述救援节点。

其中，所述步骤2进一步包括：判断所述下一转发节点的能量信息是否低于预设阈值，如果低于预设阈值则表示出现能量危机，反之则表示没有出现能量危机。

其中，所述步骤3进一步包括：

当所述当前网络节点为主干节点时，判断是否存在与自身连接的未被占用的空闲救援节点，如果存在则表示成功搜索到救援节点；

当所述当前网络节点不是主干节点或不存在与之连接的空闲救援节点时，则向与当前网络节点最近的主干节点发送救援搜索信息；

当最近的主干节点与救援节点连接，且所述救援节点未被占用时，则接收与救援节点连接的最近的主干节点发来的搜索确认信息，表示成功搜索到了救援节点；

当最近的主干节点没有与任何空闲救援节点连接，则最近的主干节点将所述搜索救援节点的救援搜索信息转发给其他主干节点，直至接收到其中一个主干节点发来的搜索确认信息，表示成功搜索到了空闲救援节点，否则继续转发搜索救援节点的信息，直到搜到空闲救援节点为止。