[发明专利]车载无源无线传感器网络自组网方法及装置

说明书

本发明公开了一种车载无源无线传感器网络自组网方法及装置，其中，方法包括以下步骤：获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表；根据邻居节点列表获取上级节点的能量信息，以确定最优上级节点，并且广播每个节点的中继节点地址；根据每个节点的中继节点地址在每个发送节点在第一预设时隙内发送数据后，每个中继节点在第二预设时隙内接收数据，以完成数据传输。该方法基于TSCH同步时隙跳频技术的时隙分配策略，解决了长距离多跳传输丢包问题，并设计了基于能量预测模型的能耗均衡策略，提升了整体能量的利用率。

技术领域

本发明涉及无源无线传感网技术领域，特别涉及一种车载无源无线传感器网络自组网方法及装置。

背景技术

无线传感器网络以其低功耗功耗、可靠性高、灵活性强的特点使其在车辆健康监测等领域有着广泛的应用。无线传感网络使用电池为传感节点提供能源是一种广泛应用的设计，但是由于无线传感节点的数量多并且广泛的分布没有规律，自身的电池电量也十分有限，传统的电池电源需要不定期的更换电池，这样人力物力代价较大，而且对于某些极端情况下更换电池比较困难。为了解决这一问题，无源无线传感器网络技术被提出，无源无线传感器网络是由具有能量收集能力的传感器节点组成，可以收集环境中的太阳能、风能、振动、热能等能源，转化为电能实现自供电，节省人力物力、绿色环保。

无线传感器网络节点的组网技术是保证无线传感器网络通信可靠性和延长网络寿命的重要手段，与传统的使用电池供电的传感网络不同，轨道交通领域中，无源无线传感网收集的能量具有波动性和不确定性，除此之外，其拓扑结构也有单一、多跳路由距离长的特点，所以需要设计合理的组网技术保证通信可靠性。传统的组网技术主要存在以下问题：

1、中继节点的选择只考虑了节点剩余能量，并未考虑能量收集功率的变化，造成能量利用效率不高。

2、轨道交通中长距离车厢多跳传输容易产生碰撞丢包，造成拥塞致使整体网络瘫痪，并耗尽个别中继节点能量，影响网络寿命。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种车载无源无线传感器网络自组网方法，该方法可以提高整体能量的利用率，并有效提高通信的稳定性和可靠性，提高网络寿命，简单易实现。

本发明的另一个目的在于提出一种车载无源无线传感器网络自组网装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种车载无源无线传感器网络自组网方法，包括以下步骤：获取车载无源无线传感器网络中每个节点的邻居节点信息，并建立邻居节点列表；根据所述邻居节点列表获取上级节点的能量信息，以确定最优上级节点，并且广播所述每个节点的中继节点地址；根据所述每个节点的中继节点地址在每个发送节点在第一预设时隙内发送数据后，每个中继节点在第二预设时隙内接收数据，以完成数据传输。

本发明实施例的车载无源无线传感器网络自组网方法，基于TSCH同步时隙跳频技术的时隙分配策略，解决了长距离多跳传输丢包问题，并设计了基于能量预测模型的能耗均衡策略，提升了整体能量的利用率，有效解决了无源无线传感节点振动能量收集功率波动变化和节点在车厢间长距离多跳路由容易产生碰撞丢包的问题，从而有效提高通信的稳定性和可靠性，提高网络寿命，简单易实现。

另外，根据本发明上述实施例的车载无源无线传感器网络自组网方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，在获取所述每个节点的邻居节点信息之前，还包括：在每节车厢的车轮轴处部署采集振动数据的传感器节点；通过时钟源向所有传感器节点传输时钟消息；生成并维持时隙表，以根据所述时隙表调度所述每个节点的任务。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：在完成数据传输之后，每个传感器进行收集振动能量恢复电量。