CN108337711B - 移动无线传感网的移动感知数据路由方法 - Google Patents

移动无线传感网的移动感知数据路由方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种移动无线传感网的移动感知数据路由方法，其中包括静态Sink节点的数据收集步骤和移动传感节点的数据路由步骤。通过采用本发明，当移动传感节点在Sink节点附近，可寻找到Sink节点的路径时，通过汇聚树将数据通过多跳的方式发送给Sink节点；当移动传感节点寻找不到到Sink节点的路径，分析Sink节点位是否获知的两种情况，提出不同的传输概率计算公式和中继其他移动传感节点数据的方法，通过机会路由将数据发送给Sink节点；本发明解决移动传感节点的数据上报问题，提高了数据传输量，降低了数据的冗余率和节点能耗，降低了方法应用的***成本。

Description

移动无线传感网的移动感知数据路由方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体是指一种移动无线传感网的移动感知数据路由方法。
背景技术
在一些现实应用的无线传感网中，需要考虑全部移动的传感节点，比如在野生动物监测中，传感节点安装在动物上采集其数据，分析其行为和习惯。在火山、地震、存在有毒气体的恶劣环境中，传感节点安装在移动小车或飞行器上，采集环境数据，并上报到汇聚节点。但是传统静态无线传感网考虑传感节点静止的情况，因此在传统静态无线传感网的基础上，需要进一步发展移动无线传感网(mobile wireless sensor networks,MWSNs)。MWSNs由在监测区域内移动的传感节点和汇聚节点组成，且通过安装能控制自身位置的移动元件或者车辆、动物、机器人等移动物体实现传感节点和汇聚节点的移动，是一种新的无线传感网。目前，MWSNs在环境监测、智能医疗等领域中发展较快，也引起学术界和工业界的广泛关注。
在MWSNs中，传感节点体积小，具有有限的板上存储、处理、功率和通信能力。因此，需要有效的方法使用有限的资源，降低节点能耗、延长网络生存时间和提高数据传输率。其中，路由是降低通信能耗和延长网络生存时间的有效方法之一。因此，一些学者研究移动无线传感网的数据路由方法，并取得一定的成果。例如，Jinman Jung等人考虑静态传感节点、移动传感节点和静态Sink节点，提出移动感知的高效路由方法。Adel A.Ahmed等人提出一种无需节点位置信息的实时路由协议，即Sink节点广播控制包(corona control packet，CCP)，让每个传感节点计算基于链路RSSI值、电池电量和数据传输时延的权值。高权值的传感节点向同等或小于其值的传感节点发送数据。但是这些方法只是考虑监测区域内存在较多的移动节点，每个节点存在到Sink节点的连接，但是没有考虑节点移动导致的网络***，不适用于稀疏网络。因此熊永平等人提出机会数据收集方法。每一个节点都有一个转发测度，当两个传感节点相遇，大转发测度的传感节点转发给小转发测度的传感节点。蒋凌云等人提出一种能量时延约束的自适应路由方法。在该方法中，拥有令牌的传感节点如果遇到汇聚节点，则直接转发，否则向剩余能量高的节点转发数据。Saifullah Khalid等人提出一种负载平衡的路由方法。该方法考虑节点移动的跃迁计数、偏远程度、变化速度，提出基于移动因子、剩余能量和节点负载的权值函数，传感节点选择权值大而且跳数小的邻居传感节点作为转发节点。虽然部分学者考虑稀疏网络，采用机会路由方式转发数据，但是到Sink节点的数据传输存在盲目性，传输性能较差。
总之，目前较多移动无线传感网的数据路由方法只是考虑监测区域内存在较多传感节点，没有考虑节点移动导致的网络***，没有考虑稀疏网络，且需要大量传感节点感知监测区域，这大大提高了方法应用的硬件成本。同时一些适用于稀疏网络的数据路由方法存在数据传输的盲目性，传输性能较差。
发明内容
本发明为了解决以上技术问题，考虑监测区域内存在一定量的移动传感节点，提供一种移动无线传感网的移动感知数据路由方法。该方法解决移动传感节点的数据上报问题，提高了数据传输量，降低了数据的冗余率和节点能耗，降低了方法应用的***成本。
为了实现上述目的，本发明具有如下构成：
该移动无线传感网的移动感知数据路由方法，包括如下步骤：
包括静态Sink节点的数据收集步骤和移动传感节点的数据路由步骤，所述静态Sink节点的数据收集包括Sink节点定时发送包含自身ID、包序号和位置坐标的路由信息包，通过汇聚树接收移动传感节点的感知数据；所述移动传感节点的数据路由包括如下步骤：
(1)初始化各个参数，获取移动传感节点的自身位置坐标；
(2)如果接收到Sink节点的路由信息包，则表示该移动传感节点在Sink节点的1跳通信范围内，继续步骤(3)，否则继续步骤(4)；
(3)读取Sink节点的路由信息包中信息，判断邻居节点信息表中是否存在ID号和包序号同时相同的Sink节点路由信息，如果存在，则直接丢弃，继续步骤(4)，否则计算到当前Sink节点的链路期望值，设置选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值为其路由权值，记录接收时间和Sink节点的位置坐标，更新邻居节点信息表，转发Sink节点的路由信息包，继续步骤(4)；
(4)如果接收到邻居移动传感节点的路由信息包，读取邻居传感节点的路由信息包，计算到该邻居传感节点的链路权值和选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值，记录接收时间和Sink节点的位置坐标，更新邻居节点信息表，继续步骤(5)，否则继续步骤(7)；
(5)如果邻居节点信息表中存在Sink节点的信息，则设置自身传输概率为100％，选择路由期望值最小的Sink节点作为父节点，设置自身路由权值为最小路由期望值，广播发送包括自身ID、自身位置坐标、Sink节点位置坐标、自身剩余能量、自身路由权值和数据传输概率的移动传感节点的路由信息包，并向父节点发送感知数据，继续步骤(7)，否则继续步骤(6)；
(6)如果邻居节点信息表中存在邻居移动传感节点的信息，则计算选择邻居传感节点作为父节点的路由期望值，更新邻居节点信息表，设置自身传输概率为100％，广播发送包括自身ID、自身位置坐标，Sink节点位置坐标、自身剩余能量、自身路由权值和数据传输概率的移动传感节点的路由信息包，从邻居节点信息表中选择路由期望值最小的邻居移动传感节点作为父节点发送感知数据，继续步骤(7)，否则继续步骤(8)；
(7)判断在邻居节点信息表中每一个节点路由信息的最新记录时间，如果节点路由信息的最新记录时间比当前时间早5分钟以上，则表示近期没有接收到Sink节点或邻居移动传感节点的路由信息包，在邻居节点信息表中删除该节点的路由信息，继续步骤(8)；
(8)如果邻居节点信息表为空表，则表示自身移动传感节点为孤立节点，计算自身的传输概率，发送路由发现包，继续步骤(9)，否则继续步骤(2)；
(9)如果在移动过程中发现Sink节点，更新邻居节点信息表，直接选择该Sink节点为父节点，设置自身传输概率为100％，广播发送移动传感节点的路由信息包，继续步骤(2)，否则继续步骤(10)；
(10)如果在移动过程中接收到邻居移动传感节点的路由发现包，发送自身的路由信息包，继续步骤(11)，否则继续步骤(11)；
(11)如果在移动过程中接收到邻居移动传感节点的路由信息包，判断该邻居移动传感节点的传输概率是否100％，如果是，则表示该邻居移动传节点在Sink节点的汇聚树中，更新邻居节点信息表，选择该邻居移动传节点为父节点，设置自身传输概率为100％，广播发送移动传感节点的路由信息包，继续步骤(2)，否则，继续步骤(12)；
(12)获知和比较邻居移动传感节点的传输概率，如果自身传输概率大于邻居移动传感节点的传输概率且缓存中存在数据，则将缓存中数据发送给邻居移动传感节点，该数据的传输次数加1，并记录数据的传输次数，如果该数据的发送次数等于3，则删除该数据，否则仍保存该数据，如果自身传输概率不大于邻居移动传感节点的传输概率，接收邻居移动传感节点的数据，并保存到缓存中，继续步骤(2)。
可选地，所述静态Sink节点的数据收集还包括如下步骤：
通过汇聚树接收移动传感节点的感知数据，判断感知数据是否重复，如果重复，则直接丢弃，否则存储感知数据。
可选地，所述步骤(3)中选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值和到当前Sink节点的链路权值的具体计算公式如下：
Figure BDA0001606253820000041
其中，Ris表示在当前Sink节点的1跳通信范围内的移动传感节点i选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值，wis表示在当前Sink节点的1跳通信范围内的移动传感节点i到当前Sink节点的链路权值，dis表示移动传感节点i到当前Sink节点的距离，giS表示移动传感节点i需要传输到当前Sink节点的数据量，Eelec表示无线收发单位比特数据时电路的电子能耗，εfs表示放大单位比特信号时信号放大器的电子能耗。
可选地，所述步骤(4)中到该邻居传感节点的链路权值的计算公式如下：
Figure BDA0001606253820000042
其中，wij表示移动传感节点i到其邻居移动传感节点j的链路权值，dis表示移动传感节点i到其邻居移动传感节点j的距离，gij表示移动传感节点i需要发送给邻居移动传感节点j的数据量，Ere(j)表示移动传感节点j的剩余能量，y1表示能耗因子，y2表示接收剩余能量因子，y3表示距离因子。
可选地，所述步骤(4)中选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值的计算公式如下：
Rij＝wij+Rj (3)
其中，Rij表示移动传感节点i选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值，Rj表示移动传感节点i的路由权值；
可选地，所述自身传输概率计算方法如下：
(a1)如果移动传感节点未获知Sink节点的位置坐标时，直接通过公式(4)计算自身传输概率，结束，否则继续步骤(a2)；
Figure BDA0001606253820000043
其中，Pit表示移动传感节点i在t时将信息成功传输给Sink节点的概率，k1表示初始参数，k2表示存储容量参数，Di表示移动传感节点i的空闲存储空间，Dt表示传感节点的总存储空间；
(a2)如果移动传感节点获知Sink节点的位置坐标，根据公式(5)和公式(6)计算自身传输概率；
Figure BDA0001606253820000044
其中，xit表示时刻t时移动传感节点i的位置的横坐标，yit表示时刻t时移动传感节点i的位置的纵坐标，xs表示Sink节点的位置的横坐标，ys表示Sink节点的位置的纵坐标，dmax表示Sink节点到监测区域边界的距离，k3表示存储容量参数，k4表示移动传感节点到Sink节点的距离参数，k5表示移动方向参数，s5表示移动方向指示符号，s5＝0表示移动传感节点移动靠近Sink节点，s5＝1表示移动传感节点移动远离Sink节点。
可选地，所述移动方向指示符号s5的计算公式如下：
Figure BDA0001606253820000051
其中，θ表示移动传感节点移动方向与移动传感节点到Sink节点的有向线段的夹角。
采用了该发明中的移动无线传感网的移动感知数据路由方法，当移动传感节点在Sink节点附近，可寻找到Sink节点的路径时，通过汇聚树将数据通过多跳的方式发送给Sink节点；当移动传感节点寻找不到到Sink节点的路径，分析Sink节点位是否获知的两种情况，提出不同的传输概率计算公式和中继其他移动传感节点数据的方法，通过机会路由将数据发送给Sink节点；本发明解决移动传感节点的数据上报问题，提高了数据传输量，降低了数据的冗余率和节点能耗，降低了方法应用的***成本。
附图说明
图1为本发明的移动传感节点的移动感知数据路由方法的工作流程图；
图2为本发明的机会路由示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
参照图1-2，本发明提供了一种移动无线传感网的移动感知数据路由方法，包括静态Sink节点的数据收集方法和移动传感节点的数据路由方法。静态Sink节点的数据收集方法是Sink节点定时发送包含自身ID、包序号、位置坐标等信息的路由信息包，通过汇聚树接收移动传感节点的感知数据，判断感知数据是否重复，如果重复，则直接丢弃，否则存储感知数据。
参照图1，移动传感节点的数据路由方法如下：
(1)初始化各个参数，获取自身位置坐标；
(2)如果接收到Sink节点的路由信息包，则表示该移动传感节点在Sink节点的1跳通信范围内，继续步骤(3)，否则继续步骤(4)；
(3)读取Sink节点的路由信息包中信息，判断邻居节点信息表中是否存在ID号和包序号同时相同的Sink节点路由信息，如果存在，则直接丢弃，继续步骤(4)，否则计算到当前Sink节点的链路期望值，设置选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值为其路由权值，记录接收时间和Sink节点的位置坐标，更新邻居节点信息表，转发Sink节点的路由信息包，继续步骤(4)；选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值和到当前Sink节点的链路权值的具体计算公式如下：
Figure BDA0001606253820000061
其中，Ris表示在当前Sink节点的1跳通信范围内的移动传感节点i选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值，wis表示在当前Sink节点的1跳通信范围内的移动传感节点i到当前Sink节点的链路权值，dis表示移动传感节点i到当前Sink节点的距离，giS表示移动传感节点i需要传输到当前Sink节点的数据量，Eelec表示无线收发单位比特数据时电路的电子能耗，εfs表示放大单位比特信号时信号放大器的电子能耗；
(4)如果接收到邻居移动传感节点的路由信息包，读取邻居传感节点的路由信息包，计算到该邻居传感节点的链路权值和选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值，记录接收时间和Sink节点的位置坐标，更新邻居节点信息表，继续步骤(5)，否则继续步骤(7)；其中，到该邻居传感节点的链路权值的计算公式如下：
Figure BDA0001606253820000062
其中，wij表示移动传感节点i到其邻居移动传感节点j的链路权值，dis表示移动传感节点i到其邻居移动传感节点j的距离，gij表示移动传感节点i需要发送给邻居移动传感节点j的数据量，Ere(j)表示移动传感节点j的剩余能量，y1表示能耗因子，y2表示接收剩余能量因子，y3表示距离因子；
选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值的计算公式如下：
Rij＝wij+Rj (3)
其中，Rij表示移动传感节点i选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值，Rj表示移动传感节点i的路由权值；
(5)如果邻居节点信息表中存在Sink节点的信息，则设置自身传输概率为100％，直接选择路由期望值最小的Sink节点作为父节点，设置自身路由权值为最小路由期望值，广播发送包括自身ID、自身位置坐标、Sink节点位置坐标、自身剩余能量、自身路由权值、数据传输概率等信息的移动传感节点的路由信息包，并向父节点发送感知数据，继续步骤(7)，否则继续步骤(6)。
(6)如果邻居节点信息表中存在邻居移动传感节点的信息，则计算选择邻居传感节点作为父节点的路由期望值，更新邻居节点信息表，设置自身传输概率为100％，广播发送包括自身ID、自身位置坐标，Sink节点位置坐标、自身剩余能量、自身路由权值、数据传输概率等信息的移动传感节点的路由信息包，从邻居节点信息表中选择路由期望值最小的邻居移动传感节点作为父节点发送感知数据，继续步骤(7)，否则直接继续步骤(8)；
(7)判断在邻居节点信息表中每一个节点路由信息的最新记录时间，如果节点路由信息的最新记录时间比当前时间早5分钟以上，则表示近期没有接收到Sink节点或邻居移动传感节点的路由信息包，在邻居节点信息表中删除该节点的路由信息，继续步骤(8)；
(8)如果邻居节点信息表为空表，则表示自身移动传感节点为孤立节点，计算自身的传输概率，发送路由发现包，继续步骤(9)，否则继续步骤(2)；自身传输概率的计算方法如下：
(a1)如果移动传感节点未获知Sink节点的位置坐标时，直接通过公式(4)计算自身传输概率，结束，否则继续步骤(a2)；
Figure BDA0001606253820000071
其中，Pit表示移动传感节点i在t时将信息成功传输给Sink节点的概率，k1表示初始参数，k2表示存储容量参数，Di表示移动传感节点i的空闲存储空间，Dt表示传感节点的总存储空间。
(a2)如果移动传感节点获知Sink节点的位置坐标，根据公式(5)和公式(6)计算自身传输概率；
Figure BDA0001606253820000072
其中，xit表示时刻t时移动传感节点i的位置的横坐标，yit表示时刻t时移动传感节点i的位置的纵坐标，xs表示Sink节点的位置的横坐标，ys表示Sink节点的位置的纵坐标，dmax表示Sink节点到监测区域边界的距离，k3表示存储容量参数，k4表示移动传感节点到Sink节点的距离参数，k5表示移动方向参数，s5表示移动方向指示符号，s5＝0表示移动传感节点移动靠近Sink节点，s5＝1表示移动传感节点移动远离Sink节点，移动方向指示符号s5的计算公式如下：
Figure BDA0001606253820000073
其中，θ表示移动传感节点移动方向与移动传感节点到Sink节点的有向线段的夹角。
(9)如果在移动过程中发现Sink节点，更新邻居节点信息表，直接选择该Sink节点为父节点，设置自身传输概率为100％，广播发送移动传感节点的路由信息包，继续步骤(2)，否则直接继续步骤(10)；
(10)如果在移动过程中接收到邻居移动传感节点的路由发现包，发送自身的路由信息包，继续步骤(11)，否则直接继续步骤(11)；
(11)如果在移动过程中接收到邻居移动传感节点的路由信息包，判断该邻居移动传感节点的传输概率是否100％，如果是，则表示该邻居移动传节点在Sink节点的汇聚树中，更新邻居节点信息表，直接选择该邻居移动传节点为父节点，设置自身传输概率为100％，广播发送移动传感节点的路由信息包，继续步骤(2)，否则，继续步骤(12)；
(12)获知和比较邻居移动传感节点的传输概率，如果自身传输概率大于邻居移动传感节点的传输概率且缓存中存在数据，则将缓存中数据发送给邻居移动传感节点，该数据的传输次数加1，并记录数据的传输次数，如果该数据的发送次数等于3，则删除该数据，否则仍保存该数据，如果自身传输概率不大于邻居移动传感节点的传输概率，接收邻居移动传感节点的数据，并保存到缓存中，继续步骤(2)，参照图2所示，时刻t1＜时刻t2，在时刻t1，移动传感节点1发现移动传感节点2的传输概率比自身高，则将其所存储数据发送给移动传感节点2，在移动过程中，移动传感节点2在时刻t2发现通过移动传感节点3有一条到Sink节点0的路径，则将数据转发给移动传感节点3，最后通过1→2，2→3→0的转发路径，移动传感节点1的数据成功传输到Sink节点0。
采用了该发明中的移动无线传感网的移动感知数据路由方法，当移动传感节点在Sink节点附近，可寻找到Sink节点的路径时，通过汇聚树将数据通过多跳的方式发送给Sink节点；当移动传感节点寻找不到到Sink节点的路径，分析Sink节点位是否获知的两种情况，提出不同的传输概率计算公式和中继其他移动传感节点数据的方法，通过机会路由将数据发送给Sink节点；本发明解决移动传感节点的数据上报问题，提高了数据传输量，降低了数据的冗余率和节点能耗，降低了方法应用的***成本。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种移动无线传感网的移动感知数据路由方法，其特征在于，包括静态Sink节点的数据收集步骤和移动传感节点的数据路由步骤，所述静态Sink节点的数据收集包括Sink节点定时发送包含自身ID、包序号和位置坐标的路由信息包，通过汇聚树接收移动传感节点的感知数据；所述移动传感节点的数据路由包括如下步骤：
(1)初始化各个参数，获取移动传感节点的自身位置坐标；
(2)如果接收到Sink节点的路由信息包，则表示该移动传感节点在Sink节点的1跳通信范围内，继续步骤(3)，否则继续步骤(4)；
(3)读取Sink节点的路由信息包中信息，判断邻居节点信息表中是否存在ID号和包序号同时相同的Sink节点路由信息，如果存在，则直接丢弃，继续步骤(4)，否则计算到当前Sink节点的链路期望值，设置选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值为其路由权值，记录接收时间和Sink节点的位置坐标，更新邻居节点信息表，转发Sink节点的路由信息包，继续步骤(4)；
(4)如果接收到邻居移动传感节点的路由信息包，读取邻居传感节点的路由信息包，计算到该邻居传感节点的链路权值和选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值，记录接收时间和Sink节点的位置坐标，更新邻居节点信息表，继续步骤(5)，否则继续步骤(7)；
(5)如果邻居节点信息表中存在Sink节点的信息，则设置自身传输概率为100％，选择路由期望值最小的Sink节点作为父节点，设置自身路由权值为最小路由期望值，广播发送包括自身ID、自身位置坐标、Sink节点位置坐标、自身剩余能量、自身路由权值和数据传输概率的移动传感节点的路由信息包，并向父节点发送感知数据，继续步骤(7)，否则继续步骤(6)；
(6)如果邻居节点信息表中存在邻居移动传感节点的信息，则计算选择邻居传感节点作为父节点的路由期望值，更新邻居节点信息表，设置自身传输概率为100％，广播发送包括自身ID、自身位置坐标，Sink节点位置坐标、自身剩余能量、自身路由权值和数据传输概率的移动传感节点的路由信息包，从邻居节点信息表中选择路由期望值最小的邻居移动传感节点作为父节点发送感知数据，继续步骤(7)，否则继续步骤(8)；
(7)判断在邻居节点信息表中每一个节点路由信息的最新记录时间，如果节点路由信息的最新记录时间比当前时间早5分钟以上，则表示近期没有接收到Sink节点或邻居移动传感节点的路由信息包，在邻居节点信息表中删除该节点的路由信息，继续步骤(8)；
(8)如果邻居节点信息表为空表，则表示自身移动传感节点为孤立节点，计算自身的传输概率，发送路由发现包，继续步骤(9)，否则继续步骤(2)；
(9)如果在移动过程中发现Sink节点，更新邻居节点信息表，直接选择该Sink节点为父节点，设置自身传输概率为100％，广播发送移动传感节点的路由信息包，继续步骤(2)，否则继续步骤(10)；
(10)如果在移动过程中接收到邻居移动传感节点的路由发现包，发送自身的路由信息包，继续步骤(11)，否则继续步骤(11)；
(11)如果在移动过程中接收到邻居移动传感节点的路由信息包，判断该邻居移动传感节点的传输概率是否100％，如果是，则表示该邻居移动传节点在Sink节点的汇聚树中，更新邻居节点信息表，选择该邻居移动传节点为父节点，设置自身传输概率为100％，广播发送移动传感节点的路由信息包，继续步骤(2)，否则，继续步骤(12)；
(12)获知和比较邻居移动传感节点的传输概率，如果自身传输概率大于邻居移动传感节点的传输概率且缓存中存在数据，则将缓存中数据发送给邻居移动传感节点，该数据的传输次数加1，并记录数据的传输次数，如果该数据的发送次数等于3，则删除该数据，否则仍保存该数据，如果自身传输概率不大于邻居移动传感节点的传输概率，接收邻居移动传感节点的数据，并保存到缓存中，继续步骤(2)；
所述步骤(3)中选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值和到当前Sink节点的链路权值的具体计算公式如下：
Figure FDA0003032749310000021
其中，Ris表示在当前Sink节点的1跳通信范围内的移动传感节点i选择当前Sink节点作为父节点的路由期望值，wis表示在当前Sink节点的1跳通信范围内的移动传感节点i到当前Sink节点的链路权值，dis表示移动传感节点i到当前Sink节点的距离，giS表示移动传感节点i需要传输到当前Sink节点的数据量，Eelec表示无线收发单位比特数据时电路的电子能耗，εfs表示放大单位比特信号时信号放大器的电子能耗。
2.根据权利要求1所述的移动无线传感网的移动感知数据路由方法，其特征在于，所述静态Sink节点的数据收集还包括如下步骤：
通过汇聚树接收移动传感节点的感知数据，判断感知数据是否重复，如果重复，则直接丢弃，否则存储感知数据。
3.根据权利要求1所述的移动无线传感网的移动感知数据路由方法，其特征在于，所述步骤(4)中到该邻居传感节点的链路权值的计算公式如下：
Figure FDA0003032749310000031
其中，wij表示移动传感节点i到其邻居移动传感节点j的链路权值，dis表示移动传感节点i到其邻居移动传感节点j的距离，gij表示移动传感节点i需要发送给邻居移动传感节点j的数据量，Ere(j)表示移动传感节点j的剩余能量，y1表示能耗因子，y2表示接收剩余能量因子，y3表示距离因子。
4.根据权利要求3所述的移动无线传感网的移动感知数据路由方法，其特征在于，所述步骤(4)中选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值的计算公式如下：
Rij＝wij+Rj (3)
其中，Rij表示移动传感节点i选择该邻居传感节点作为父节点的路由期望值，Rj表示移动传感节点i的路由权值。
5.根据权利要求1所述的移动无线传感网的移动感知数据路由方法，其特征在于，所述自身传输概率计算方法如下：
(a1)如果移动传感节点未获知Sink节点的位置坐标时，直接通过公式(4)计算自身传输概率，结束，否则继续步骤(a2)；
Figure FDA0003032749310000032
其中，Pit表示移动传感节点i在t时将信息成功传输给Sink节点的概率，k1表示初始参数，k2表示存储容量参数，Di表示移动传感节点i的空闲存储空间，Dt表示传感节点的总存储空间；
(a2)如果移动传感节点获知Sink节点的位置坐标，根据公式(5)和公式(6)计算自身传输概率；
Figure FDA0003032749310000033
其中，xit表示时刻t时移动传感节点i的位置的横坐标，yit表示时刻t时移动传感节点i的位置的纵坐标，xs表示Sink节点的位置的横坐标，ys表示Sink节点的位置的纵坐标，dmax表示Sink节点到监测区域边界的距离，k3表示存储容量参数，k4表示移动传感节点到Sink节点的距离参数，k5表示移动方向参数，s5表示移动方向指示符号，s5＝0表示移动传感节点移动靠近Sink节点，s5＝1表示移动传感节点移动远离Sink节点。
6.根据权利要求5所述的移动无线传感网的移动感知数据路由方法，其特征在于，所述移动方向指示符号s5的计算公式如下：
Figure FDA0003032749310000041
其中，θ表示移动传感节点移动方向与移动传感节点到Sink节点的有向线段的夹角。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109673033B (zh) * 2019-02-22 2020-10-16 浙江树人学院（浙江树人大学） 三维移动稀疏无线传感网的数据路由方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103327518A (zh) * 2013-06-24 2013-09-25 中国科学院信息工程研究所 一种基于链路质量的节点休眠调度方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101153970B1 (ko) * 2010-11-26 2012-06-08 서울대학교산학협력단 무선 메쉬 네트워크의 경로 설정 방법 및 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103327518A (zh) * 2013-06-24 2013-09-25 中国科学院信息工程研究所 一种基于链路质量的节点休眠调度方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于IPv6的移动组播关键技术研究;关建峰;《中国博士论文全文数据库》;20111115;全文 *
无线传感器网络中节能关键技术的研究;秦智超;《中国博士论文全文数据库》;20131215;全文 *

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