[发明专利]一种无线可充电传感器网络网格分簇路由方法

说明书

本发明公开一种无线可充电传感器网络网格分簇路由方法，所述无线可充电传感器网络网格分簇路由方法包括：利用虚拟蜂窝网格划分所述传感器网络，每个所述虚拟蜂窝网格内的传感器节点构成一个簇，根据虚拟蜂窝网格划分结果计算充电设备的充电路径；所述充电设备从服务站S出发沿着充电路径执行充电任务，根据充电设备执行的充电任务，计算出每个虚拟蜂窝网格内的簇头节点；根据所述传感器节点、充电设备以及每个虚拟蜂窝网格内的簇头节点，得到传感器网络中的传感器节点之间的数据传输流向。本发明有效地解决了传感器节点能量不均衡的问题，降低了数据传输时延的同时，延长了无线可充电传感器网络的工作寿命。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，特别是涉及一种无线可充电传感器网络网格分簇路由方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSNs)是由大量传感器节点通过无线通信的方式形成的具有一定数据处理和转发功能的网络。传感器节点被部署在指定区域，通过单跳或多跳的方式自组织地形成一个通信网络系统，该系统被广泛运用于军事、农业以及各种特殊或较为恶劣的物理环境中监测数据和采集信息。WSNs的应用前景非常广泛，愈来愈受到学术界和工业界的重视。

在传统的WSNs中，传感器节点自身能量问题一直是网络维持工作的一个主要瓶颈。针对该问题，前人已经提出了许多高效节能的路由算法，其中就包括分簇路由算法。分簇路由算法主要是对WSNs中的节点根据某种规则生成多个簇，簇中有簇头节点和若干个簇内节点，簇内节点负责采集数据，簇头节点负责收集簇内节点的数据并传输给固定基站。但是在传统的WSNs中节点能量是有限的，节点能量还是会消耗殆尽。

随着无线充电技术的发展，无线传感器网络中引入无线充电也得到了更多人的关注，引入无线充电技术后的无线可充电传感器网络(Wireless Rechargeable SensorNetworks，WRSNs)克服了节点能量有限所带来的问题。通过移动充电设备按照某种机制来给节点进行能量补给，除了节点的硬件故障或其它非能量因素引起节点死亡外，无线传感器网络将会持续的工作。因为引入了移动充电设备对节点进行能量补给的机制，移动充电设备的位置和节点的剩余能量将会影响节点是否成为簇头，是否被选为跳转以及移动充电设备在给节点充电时节点的路由和跳转情况，因此传统的WSNs中的分簇路由方法不再适用于WRSNs，因此亟需在WRSNs中提出一种合理的分簇路由方法，而且现有技术中的无线可充电传感器网络网格分簇路由方法会出现传感器节点能量不均衡、数据传输时延的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无线可充电传感器网络网格分簇路由方法，用于解决现有技术中无线可充电传感器网络中的传感器节点能量不均衡、数据传输时延的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无线可充电传感器网络网格分簇路由方法，所述无线可充电传感器网络网格分簇路由方法包括：在被监测的H×M二维区域，H为二维区域的长度，M为二维区域的宽度，设置有固定基站B、服务站S、由N个传感器节点组成的传感器网络以及用于为传感器节点进行充电的充电设备，传感器节点用集合Π＝{s₁,...,s_i,...,s_N},1≤i≤N,i∈Z表示，其中，s_i表示第i个传感器节点，s_N表示第N个传感器节点，Z表示正整数；利用虚拟蜂窝网格划分所述传感器网络，每个所述虚拟蜂窝网格内的传感器节点构成一个簇，根据虚拟蜂窝网格划分结果计算充电设备的充电路径；所述充电设备从服务站S出发沿着充电路径执行充电任务，根据充电设备执行的充电任务，计算出每个虚拟蜂窝网格内的簇头节点；根据所述传感器节点、充电设备以及每个虚拟蜂窝网格内的簇头节点，得到传感器网络中的传感器节点之间的数据传输流向。

作为本发明的一种优选方案，所述充电设备为移动充电设备，所述移动充电设备匀速行驶，移动速度为v，充电功率为U。