[发明专利]基于水面传感网-水声传感网的混合组网方法

权利要求书

1.一种基于水面传感网-水声传感网的混合组网方法，包括如下步骤：

S100：将监测水域分成至少包括水面传感层和水下传感层的两层结构，水面传感层布置有可自行移动的水面多功能传感节点，水下传感层布置有水下传感节点；

S200：将监测水域的水面传感层划分成多个监测块，并根据监测块对水下传感层进行垂直分割；

S300：随机从水面多功能传感节点中选取一部分成为簇头传感节点，所述簇头传感节点借助于声波向水下进行簇头广播，水下传感节点根据所接收到的簇头广播信息选择最佳簇头并完成入簇，随后，簇头传感节点根据簇内水下传感节点的分布情况进行自适应移动，确定自身的最佳位置；

S400：基站借助于无线电磁波向需要采集环境信息的水域发出查询信息，隶属于该水域的簇头传感节点将查询信息发给水下传感节点，水下传感节点采集基站所需监测信息并向上发送给簇头传感节点，簇头传感节点对信息进行融合处理后发送给基站。

2.根据权利要求1所述的基于水面传感网-水声传感网的混合组网方法，其特征在于所述步骤S100中，所述可自行移动的水面多功能传感节点采用随机部署的方式对水面进行覆盖，所述水下传感节点以随机或/和体心方格的方式进行水下部署。

3.根据权利要求1所述的基于水面传感网-水声传感网的混合组网方法，其特征在于所述步骤S100中，所述可自行移动的水面多功能传感节点具有无线电磁波及声波双重通信能力，其漂浮于水面时水上部分通过电磁信道组成水面传感网，水下部分借助水声换能器与水下传感节点组成水声传感网。

4.根据权利要求1所述的基于水面传感网-水声传感网的混合组网方法，其特征在于所述步骤S300中各项工作均是周期性进行的，即进行网络的周期性分簇。

5.根据权利要求4所述的基于水面传感网-水声传感网的混合组网方法，其特征在于所述周期性分簇的过程包括选取剩余能量较多的水面多功能传感节点成为簇头传感节点、新的簇头传感节点借助于声波向水下进行簇头广播、水下传感节点根据所接收到的多个簇头广播信息选择最佳簇头并完成入簇、簇头传感节点根据簇内水下传感节点的分布情况进行自适应移动并确定自身的最佳位置等多个过程。

6.根据权利要求4所述的基于水面传感网-水声传感网的混合组网方法，其特征在于所述簇头传感节点的选举满足如下算法：

在簇头选举阶段，每个水面多功能传感节点n都拥有阈值P(n)，并生成随机数Rn∈(0,1)，若Rn<P(n)，则该节点当选簇头，其中，阈值P(n)的计算公式为：

P(n)=(r-1)C2/(tA2),t=0C/Aelse]]>

上式中，C表示簇头传感节点的期望数量；A表示水面多功能传感节点总数量；r表示网络当前周期数；t表示此前(r-1)个周期中节点n担任簇头的次数。