[发明专利]一种用于水下异构传感器网络的移动Sink路径规划方法

摘要

本发明公开了一种用于水下异构传感器网络的移动Sink路径规划方法，包括建立双层拓扑网络结构；采用适应度函数和网格法选择最优的汇聚节点布放位置；移动Sink规划最短移动路径并移动遍历所有汇聚节点；岸基监控中心通过汇聚节点上层网络向移动Sink多跳发送远程控制命令；移动Sink根据控制命令实时变更移动路径。本发明通过水声和激光通信的多模式通信方式和移动Sink的移动性来实现网络监测数据的采集和传输，可以有效的改善水下通信速率和距离矛盾的瓶颈问题。

主权项

一种用于水下异构传感器网络的移动Sink路径规划方法，其特征在于：所述的水下异构传感器网络包括密集布放在海底的水下传感器节点、稀疏布放在海底的汇聚节点、移动Sink节点和网关节点；所述的移动Sink路径规划方法包括：1)汇聚节点位置选择：根据汇聚节点数量和汇聚节点选择的适应度函数，采用网格法来依次计算汇聚节点布放的最优位置，得到最优的汇聚节点集合的信息；移动Sink根据该信息，依次移动到相应位置来布放各汇聚节点；2)网络拓扑结构构建：各个汇聚节点与周围传感器节点组网形成双层的簇结构，汇聚节点与其簇内各传感器节点组成下层网络结构，簇内传感器节点通过多跳接力的方式将采集的数据上传到汇聚节点进行存储；汇聚节点和网关节点构成上层网络结构，网关节点向汇聚节点的链路方向为下行路径，汇聚节点向网关节点链路方向为上行路径；3)移动Sink路径规划及移动遍历：移动Sink根据所有汇聚节点的位置信息，采用经典旅行商算法规划得到遍历所有汇聚节点的最短移动路径，然后按照该路径依次移动到每个汇聚节点附近，通过激光通信方式接收汇聚节点上传的存储数据，最后移动到网关节点附近，通过激光通信方式将采集数据上传；然后循环进行下一轮移动遍历；4)网络数据转发及远程控制：网关节点在数据转发过程中，接收移动Sink转发的数据，以及汇聚节点通过上层网络多跳上报的突发事件信息，然后向岸基监控中心通过有线连接方式实时转发接收的数据；网关节点在网络远程控制中，接收岸基控制中心发送的远程控制命令，并多跳转发给所有汇聚节点进行存储，当移动Sink靠近任何一个汇聚节点时，将立即接收到汇聚节点转发的该命令；5)移动Sink路径变更及网络维护：当移动Sink接收到最近的汇聚节点转发的远程控制命令时，将根据命令变更其移动路径，即优先移动到指定区域进行重点监测，或者更换某个汇聚节点，再按照原移动路径从该区域继续向下一个汇聚节点移动。