[实用新型]基于无线传感器网络的海上UAV数据采集与监测系统

说明书

本实用新型公开了一种基于无线传感器网络的海上UAV数据采集与监测系统，包括海上传感器节点、集合节点、UAV节点和岸基监测中心；所述传感器节点间通过无线多跳方式将数据上传给集合节点存储，所述UAV节点以固定速度依次访问所有集合节点，所述集合节点通过无线传输方式将存储的数据上传至UAV节点，UAV节点移动到岸基监测中心时通过无线方式将数据上传至岸基监测中心。本实用新型设备结构简单、成本低，保障海面监测数据的采集与传输的可靠性及稳定性。

技术领域

本实用新型属于传感器网络技术领域，具体的说，本实用新型涉及一种海上无线传感器网络，特别是涉及一种基于无线传感器网络的海上UAV数据采集与监测系统

背景技术

“21世纪海上丝绸之路”的国家政策对中国海洋科研发展来说是巨大的机遇。因此构建海洋监测系统，尤其是海面环境的监测系统，对海洋边界区域的环境监测，是十分重要的。海面监测系统可以在一些海上重要的区域，例如港口、海洋保护区、航道等得到应用，可极大提高对海洋环境、海洋资源的实时监测，有效地进行海洋环境资源的监测和保护。目前海面监测主要依靠卫星，舰船或浮标等海上驻留仪器进行定期检测，这些方法十分昂贵。近些年由于无线传感器网络通信的发展，使得海上监测成本变得低廉。在海上部署自组织的无线传感器网络节点进行监测，可以对近海进行大面积覆盖，而UAV(旋翼无人机)可以有效地将大规模数据运载到岸基监测中心，UAV在传感区域移动并采集节点数据，并在规定的时限内返回到监测中心，将有利于扩大海洋监测的区域范围。

但是现有海上传感器网络的传输方案存在一定的问题，第一，如果UAV在航行中遍历所有节点，则UAV航行路径过长，能耗过大会导致成本过高，如何减少UAV航行距离以延长续航时间，是一个重要问题。

第二，海洋上部分监测区域由于重要性程度高，需要采集图像或视频等大量级数据，其余部分区域仅需采集温度湿度盐度风速等小量级数据，如何搭配不同类型传感器节点，兼顾不同规模数据的采集有待解决。

第三，海上传感器节点一直在随波逐流，位置在持续缓慢的改变，造成网络拓扑结构的频繁改变；同时海上时常出现各种障碍，如船只遮挡或节点故障等问题，如何解决这种复杂环境下的网络路由问题，维护海上网络传输环境的稳定，是十分重要的。

因此目前亟需提供一种方法能实现海上传感器网络数据的大规模快速采集，同时实现海上网络传输环境的稳定，以便使海上传感器网络在现实中得到更充分的应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种基于无线传感器网络的海上UAV数据采集与监测系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于无线传感器网络的海上 UAV数据采集与监测系统，包括密集布放在海面的采集小量级数据的海上传感器节点、稀疏布放在海面的采集大量级数据并存储的集合节点、UAV节点和岸基监测中心；所述传感器节点间通过无线多跳方式将数据上传给集合节点存储，所述集合节点以浮标为载体，设有GPS模块，所述UAV节点以UAV无人机为载体，以固定速度依次访问所有集合节点，UAV节点移动到集合节点附近时，集合节点通过无线传输方式将存储的数据上传至UAV节点，UAV节点移动到岸基监测中心时通过无线方式将数据上传至岸基监测中心。其中，传感器节点和集合节点均在海面漂浮且位置随波浪及环流会有缓慢移动。

进一步的，所述的集合节点由UAV均匀布放在海上的传感器网络区域内，各个集合节点与其通信范围内的传感器节点组网形成双层的集合结构，集合内的传感器节点通过多跳接力的方式将采集的数据无线发送给集合节点进行存储。