專利名稱：：無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法、系統(tǒng)和設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及通信
技術領域：
，尤其涉及一種無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法、系統(tǒng)和設備。
背景技術：
：無線傳感器網絡作為一種全新的技術，已經在很多的領域得到了充分的應用。在無線傳感器網絡中，傳感器可能被部署在條件非常惡劣的環(huán)境中，在許多應用中通過更換電池的方法給傳感器節(jié)點補充能量是很不方便的。因此在傳感器節(jié)點的能量有限的情況下，如何有效地采集信息、可靠地傳輸數(shù)據、延長網絡的使用壽命，是傳感器網絡應用中的重要問題。覆蓋問題屬于無線傳感器網絡的基本問題范疇。傳感器網絡里面的大部分應用都需要底層提供節(jié)點或者觀察目標的坐標以及網絡的監(jiān)控范圍。而研究覆蓋問題是為了提供某種可以在有限節(jié)點數(shù)目下可以快速有效的監(jiān)控相關目標并且延長網絡生命周期的方法?，F(xiàn)有技術中提出了傳感器網絡中的目標覆蓋問題，從中提出了MSC(MaximumSetCover,最大覆蓋集)問題并提出了相應的算法，其主要的思想為在大部分情況下，傳感器網絡的節(jié)點有相當大的冗余性。于是，讓一部分節(jié)點負責目標覆蓋，讓其他的節(jié)點休眠是一種很好的提高網絡生命周期的手段。現(xiàn)有技術給出了如何在所有的SN(SensorNode,傳感器節(jié)點)里選擇出適當?shù)淖蛹⒔o這個子集分配時間片，使這些子集輪流醒來負責監(jiān)控目標節(jié)點的方法。該方法可以用一個LP(LinearParabolic,線性拋物)方程表示，并可以通過與這個LP方程的相應的貪婪算法GMHA(Greedy-MSCHeuristic,基于最大集覆蓋的啟發(fā)式貪心算法)求解。具體的，該算法以輪(Round)為單位運行；每輪中，給每個目標分配優(yōu)先級，分配的根據是現(xiàn)在有多少個仍然可以工作的SN可以覆蓋它，SN數(shù)目越少，優(yōu)先級越高，從高優(yōu)先級的目標節(jié)點開始選擇負責進行監(jiān)控的節(jié)點(對某個目標節(jié)點k來說，在第r輪，有乂0t)個備選節(jié)點可以覆蓋它，而對每一個備選節(jié)點都有一個可以覆蓋到目標的數(shù)目，那個可以覆蓋到最多數(shù)目的備選節(jié)點被選擇為負責進行監(jiān)控的節(jié)點)，如此直到所有節(jié)點被覆蓋；由于每輪中選出的節(jié)點的中必然會有一個最先死亡，于是重新開始一輪。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中的實現(xiàn)方式存在以下問題現(xiàn)有技術在建立LP方程時假設"網路中集覆蓋的數(shù)目與SN數(shù)目在一個量級"，但實踐證明驗證該假設并不合理。因此無法真正的降低無線傳感器網絡中對目標節(jié)點進行監(jiān)控所需的功耗。
發(fā)明內容本發(fā)明的實施例提供一種無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法、系統(tǒng)和設備，用于降低無線傳感器網絡中對目標節(jié)點進行監(jiān)控所需的功耗。本發(fā)明的實施例提供一種無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法，包括獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系和目標覆蓋關系；根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)；根據所述輸出結果獲取調度表；在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述各傳感器節(jié)點進行調度。本發(fā)明的實施例還提供一種無線傳感器網絡中的基站設備，包括網絡連接關系獲取單元，用于獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系；目標覆蓋關系獲取單元，用于獲取M感器節(jié)點的目標覆蓋關系；7輸出結果獲取單元，用于根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)；調度表獲取單元，用于根據所述輸出結果獲取調度表；調度表廣播單元，用于在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述各傳感器節(jié)點進行調度。本發(fā)明的實施例還公開了一種無線傳感器網絡中的系統(tǒng)，包括基站設備以及至少兩個傳感器節(jié)點，所述基站設備，用于獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系和目標覆蓋關系；根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)；根據所述輸出結果獲取調度表；在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述多個傳感器節(jié)點進行調度；所述至少兩個傳感器節(jié)點，用于接收所述調度表。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的實施例具有以下優(yōu)點通過基于列生成的方法實現(xiàn)了對無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度，降低了無線傳感器網絡對目標節(jié)點監(jiān)控所需的功耗。圖1是本發(fā)明的實施例中無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法流程圖2是本發(fā)明的實施例中無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法流程圖3是本發(fā)明的實施例中節(jié)點調度時刻表的示意5是本發(fā)明的實施例中報文的格式示意圖6是本發(fā)明的實施例中在100mxl00m區(qū)間隨機拋撒100個節(jié)點時建立的分級融合圖的仿真結果；圖7是本發(fā)明的實施例中在100mxl00m區(qū)間隨機拋撒500個節(jié)點時建立的分級融合圖的仿真結果；圖8是本發(fā)明的實施例中S"StoW報文的格式示意圖9是本發(fā)明的實施例中無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度系統(tǒng)的結構示意圖IO是本發(fā)明的實施例中無線傳感器網絡中的基站的結構示意圖11是本發(fā)明的實施例中無線傳感器網絡中的基站的另一結構示意圖。具體實施例方式本發(fā)明的實施例中提供一種無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法，如圖1所示，包括步驟sl01、獲取M感器節(jié)點的網絡連接關系和目標覆蓋關系。步驟s102、根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以;^t蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)。步驟sl03、根據所述輸出結果獲取調度表。步驟s104、在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述各傳感器節(jié)點進行調度。本發(fā)明的實施例中，通過基于列生成的方法實現(xiàn)了對無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度，降低了無線傳感器網絡對目標節(jié)點監(jiān)控所需的功耗。以下首先對本發(fā)明實施例中傳感器節(jié)點的調度方法所使用的相關概念進9行介紹。(1)設計無線網絡模型和定義目標覆蓋與數(shù)據路由問題。假定一個由w種不同類型的傳感器組成的無線監(jiān)控網絡中，對m個目標節(jié)點進行監(jiān)控，用公式描述為，S,表示第/種傳感器類型。及=化4，*=1.../^表示附個不同的目標節(jié)點。；y。表示BS節(jié)點.定義1:網絡連接關系，即網絡連接圖7VCG(NetworkConnectivityGraph)。網絡連接圖是一個有向圖M:G=其中每個TG(Target,目標)和SN節(jié)點都被抽象成一個點，r是這些頂點的結合，即r-Su^。)；如果傳感器^在&eS通訊的通訊半徑r及,(7T,是第/類節(jié)點的通訊半徑)里，則有一條邊/"ve￡。定義2:目標覆蓋關系，即目標覆蓋圖7UG(TargetCoverageGraph)。目標覆蓋圖用來表示節(jié)點和目標的覆蓋關系，是一個二分圖7UG={S，￡'，i}，其中如果某個^e《的傳感半徑輝可以覆蓋目標^，則存在一條邊4,^￡';假定一個傳感器一個時刻只能覆蓋一個節(jié)點。為了方便分析，定義變量如下^—^eS,且^可以覆蓋^&=化^及且^可以覆蓋^}對每個^定義一個覆蓋需求向量込=和單位時間數(shù)據取樣需求向定義3:目標覆蓋需求(TargetsQ-CoverageRequirement)。任何一個時刻，目標^都要被至少《a個第/類傳感器結點覆蓋并且這類節(jié)點對目標節(jié)點的采樣率(定義為單位時間內的數(shù)據采集次數(shù))為&.同樣，要想在對目標的實施實時監(jiān)控，則需要所有產生的數(shù)據匯聚到SN節(jié)點中，故在網絡中還需要一個數(shù)據收集需求定義4:數(shù)據采集需求。SN節(jié)點需要接收所有產生的數(shù)據，即每個產生數(shù)據的節(jié)點可以找到一條路徑，將它和BS連接起來，通過多跳的方式將它產生的數(shù)據傳輸?shù)紹S中.基于上面的定義，就可以定義傳感器網絡中的生命周期定義5:網絡生命周期。實時監(jiān)控傳感器網絡生命周期可以定義為從網絡初始化直到在網絡不能再滿足目標覆蓋需求或者凄t據采集需求。在上面的定義中，都有/=1，..，w;&=i,"7w。根據定義5,本發(fā)明的實施例要研究的問題就是如何延長網絡生命周期。(2)對無線傳感器網絡中的目標覆蓋與數(shù)據路由問題進行建模。(2.1)工作模式(WorkingPattern)定義工作才莫式5={《aeS},是一個長度為w的向量，其中《表示節(jié)點&在工作模式5中的單位時間能耗。并且一個工作模式要同時滿足目標需求與數(shù)據路由需求。由于數(shù)據從源節(jié)點可能需要多條才能到達BS節(jié)點，故需要定義變量x"來表示源節(jié)點它表示了一個工作模式中的源節(jié)點(負責監(jiān)控目標，并產生數(shù)據的節(jié)點)，故g-coverage需求可以表示為￡《*、假定一個節(jié)點同一時刻只能監(jiān)控一個目標，而且如果一個目標^不在節(jié)點的傳感半徑中，那么它不能成為^的監(jiān)控節(jié)點1，&iscoveringrft0,otherwise為了反映邊^(qū)在工作模式？中的單位時間通訊量，定義w"。那么對某個節(jié)點來說必須要滿足流平衡(flowbalance):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中&=<[0,否則SN節(jié)點只進不出，并且要采集到所有的數(shù)據<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>在工作模式？中，一個節(jié)點&的能耗由三部分組成傳感，接收數(shù)據，發(fā)送數(shù)據，定義《，e;，《分別是/類節(jié)點的單位時間傳感(Sensing),傳輸(Transmitting),才妄收(Receiving)的能庫毛，那么就有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(2.2)問題建模(ProblemFormulation)定義所有上面定義的工作模式組成集合P，那么可以將問題轉化為一個LP優(yōu)化問題<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>由于不知道尸，而且由于尸集合中個體的數(shù)目是和節(jié)點數(shù)、目標數(shù)以及邊數(shù)相關的，可能是和它們成指數(shù)級別的，所以不能通過枚舉這個戶來求解上面的LP優(yōu)化方程。本發(fā)明的實施例中提出了基于CG(ColumnGeneration,列生成)方法求解LP問題。(3)關于利用CG技術求解覆蓋與路由問題的方法介紹如下(3.1)列生成方法CGCG方法對于解決大規(guī)模線性規(guī)劃和整數(shù)規(guī)劃問題，產生的解比較接近最優(yōu)值。其基本原理為系數(shù)矩陣中的列沒有必要在單純型法計算的時全部列出參與計算，因此可以將原優(yōu)化方程轉化為一個父問題以及相應的子問題迭代求解。每一次迭代根據價格子問題(PricingProblem)尋找能夠使目標有改進的列加入父問題中，如果當子問題已經不能找出對當前主問題有幫助的列，則算法終止。具體算法表述見后。(3.2)建立初始才莫式(Pattern)庫的方法CG方法需要一個初始的可行基，本發(fā)明的實施例中采用隨機方法構建該集合。首先，確定需要的初始集合的數(shù)目，對一個工作模式，先生成所有的源節(jié)點，滿足g-coverage條件，然后用最短路徑方法來找一條從源節(jié)點到BS節(jié)點的路。算法的時間復雜度0("miV2)。表l列出了算法中出現(xiàn)符號代表的含義。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>BFSBasicFeasibleSolution,初始可行基i第i類節(jié)點k第k個目標《a第k個目標需要分配多少個第i類節(jié)點""第i類節(jié)點中可以用來監(jiān)控第k個目標的節(jié)點集合Pattern,工作子集算法初始化將^置1，將纟置l,y(標識目前已生成可行解的數(shù)目)置O，將^^集合置空，77/標識需要的可行解數(shù)目。算法終止條件已經生成了^/個可行解。算法流程Algorithml:RandomSelectionAlgorithm/*Input:NCQTCGandCoverageconstrains*/"Output:77/initialpatterns*/beginwhiley<7XTdofor^=1;&<=m;壯+doforz=l^^/++doifAeremore似wwco/om/seraony/"C/^thenrandomlycolor似sensorsint/,,*;elsebreak;ifA:==mthenapplyShortestPathAlgorithmto^forcoloredsensors;colornodesonthosepaths;allcolorednodesfromapatterifpiioesex/對thenaddpintoBGS;uncolorallsensorsend由于算法為集中式算法，所以算法將會在功能比較強大的BS節(jié)點上運行，算法運行的結果將是對網絡中每一個節(jié)點的調度，即，對某個節(jié)點f來說,BS節(jié)點會根據算法運行結果給它分配一定的時間片，在這些時間片上它會負責從相鄰的節(jié)點接收數(shù)據，并發(fā)送到下一跳節(jié)點上，在其他的時間段，它將會負責休眠。14(3.3)主問題與子問題假定有一個初始的BFS(basicfeasiblesolution)尸。集合，那么可以定義主問題為主問題是一個經典的LP問題，可以用單純行法解決。當解出主問題以后需要驗證現(xiàn)在得出的結果是不是CG最優(yōu)的，如果不是，需要選擇一個對目前最有幫助的工作模式加到p。中再進行新一輪計算。定義^為主問題的影子價格(ShadowPrice)，那么對任何一個工作模式？來說，它的潛在收益(ReducedCost)^可以表示為^=1-Z(《顯然，需要選擇一個工作模式讓可以得到最大的收益，故子問題可以表述成"Eqn(2)-(10)解出這個最大的"，并將其對應的工作模式/加入到現(xiàn)在的BFS，ie:P。=P。u/.如果子問題求出來的是一個負的值，那么對應現(xiàn)在的主問題就是CG最優(yōu)的.(3.4)中止條件CG方法的收斂的速度是算法的重要因素，在CG迭代的早期，生命周期的延伸非常明顯，但是可能到收斂到最優(yōu)的最有的一段時間內，每輪迭代帶來的效果非常的少，于是本發(fā)明的實施例中定義了2種迭代中止條件:(1)CG的子問題得出了負的結果；這種情況說明正常的收斂。(2)CG的迭代連續(xù)77zm^oW輪，每輪的生命周期的延長比上輪只多了i/(e.g1%)。Algorithm2:CGApproachwithImprovedTerminationProcedurebeginsolveMaster-problemwithinitialBFS,get7"7，丑j;while7doifH<Hthenifcow^〉77zm7zo/c/thenreturn;elsecowW=0solveSub-problemwith5&，generateanewcolumnandfp;ifG<0thenreturn;addthisnewcolumnintoBFS;solveMaster-problemwithnewBFS，get丑/;+iJh+i;end根據以上的分析，本發(fā)明實施例中具體的覆蓋節(jié)能算法實現(xiàn)如下對于BS節(jié)點部分BS的主要作用通過CG算法得到所有節(jié)點的調度時刻表。調度時刻表的格式如圖3所示，這個時刻表上規(guī)定了每個節(jié)點/在哪些時段處于開啟狀態(tài)，而在其他的時段處于關閉狀態(tài)以節(jié)約能量。假設節(jié)點/的坐標為0c,.,力，通訊半徑為巧，傳感半徑為A。BS執(zhí)行的操作如圖2所示，包括以下步驟步驟s201、BS獲取網絡連接圖iVCG。BS按節(jié)點的編號從1到見將它們加入iVCG,對每一個節(jié)點/，計算其他W-l個節(jié)點到z'的距離，如果某個節(jié)點y到它的距離小于或者等于通訊半徑。那么，就向7VCG中添加一條邊^(qū)。這里面由于節(jié)點是異構的，所有生成的A^CG是有向圖。如此進行，從節(jié)點l一直掃描到節(jié)點見完成7VCG的計算。節(jié)點的編號從l到見目標編號從1到M，將它們加入rcG，對每一個節(jié)點/,計算它到Af個目標的距離，如果某個目標t到它的距離小于或者等于傳感半徑a,那么，就向rcG中添加一條邊^(qū)。如此進行，從節(jié)點i一直掃描到節(jié)點見完成rcG的計算，生成一個2分圖。步驟s203、BS執(zhí)行列生成CG算法。根據前述的理論分析以及相關算法，在求解優(yōu)化父問題與子問題時，調用CG算法，首先將上述步驟s201、步驟s202生成的7VCG、7TG以及覆蓋需求作為輸入，開始運行隨機初始可行基生成算法見前述算法l(Algorithml:RandomSelectionAlgorithm)，具體實現(xiàn)時可以將工作才莫式(『oA/"g)以一個iVxiV以及一個MxiV的矩陣形式表示，舉例而言,0…0)20;表示這個工作模式中邊的負栽，即S={v^|/，_/=l..JV},乂i…oj歸1…flln."ml"m"乂A/xW表示這個工作模式中那些節(jié)點需要監(jiān)控哪些目標，即7={>;!JW=1..jv^'=1..jv}。所以一個工作模式可以用二元組來表示，即/=(;;)。這樣就得到了n/個不同的初始可行解，即初始可行基5^=化,/=1...7^}。這時，調用CG算法見前述算法2(Algorithm2:CGApproachwithImprovedTerminationProcedure)進行求解。算法停止時輸出oltplt-K/^OI/"...}，其中(為工作模式a需要運行的時間片個數(shù)，且r=,表示網絡的生命周期。接下來需要將算法的輸出OC/7Pt/7^化為調度表，BS按順序對Ot/7PLT進行掃描，對(p")來說，首先將時間片Z"+1到2^分配給A,之后由于A-(^，力，因此可以知道哪些節(jié)點在^是負責監(jiān)控目標節(jié)點，哪些節(jié)點需要負責中繼這些傳感數(shù)據，如圖4所示，為將CG算法的OUTPUT轉化為調度表的示意圖，因此可以得到節(jié)點時刻的調度表。步驟s204、BS廣播調度表。BS調用分級分發(fā)算法建立廣播樹結構，并發(fā)送S3^c/7^/w/e報文，S^sc/ze^/e報文的格式如圖5所示。分級分發(fā)算法中，輸入為WSN(WirelessSensorNetwork,無線傳感器網絡)，輸出為分級融合圖。具體的算法過程如下(A)初始化每個節(jié)點的跳數(shù)/2和上級節(jié)點集合凡J0''=BS"、"a(1)LoooMe/"《=-(2)(B)匯聚Sink節(jié)點廣播帶跳數(shù)信息的A'sc0w7包。(C)當節(jié)點z敗到來自于節(jié)點/的Z^c0ve7包，判斷是否按下式(3)、(4)修改自己的跳數(shù)值/和上級節(jié)點值，如果跳數(shù)值/j進行了修改，則向外廣播「/,.+1+1(3)Ao齡(4)當分級擴散完成(也即所有節(jié)點的廣播完成)以后，得到一個分級融合圖，其中包括每一節(jié)點與其下級節(jié)點的關系，圖中的每個節(jié)點可以向下級節(jié)點發(fā)送包含調度表的數(shù)據。圖6和圖7分別為在100mx100m區(qū)間隨機拋撒l00個節(jié)點和500個節(jié)點時建立的分級融合圖的仿真結果。步驟s205、BS通知系統(tǒng)開始時間。根據分級分發(fā)算法建立的廣播結構，BS估算最下一次的節(jié)點可以接到從BS發(fā)送消息的時間延遲，假設為&，并將當前時間t^加上。，將其設為系統(tǒng)開始時間，并發(fā)送S"&aW報文，5^StoW報文的格式如圖8所示。對于SN節(jié)點部分SN節(jié)點需要接收調度表，接^^肌c/2eJw/e,^MtoW報文并存儲起來。之后，SN執(zhí)行調度表。SN節(jié)點^M^jAs5V(^報文中提出系統(tǒng)開始時間，并在這個時間正式開始，將自己的本地時間置O,并根據Sj^c/^/w/e報文中對自己規(guī)定的時間醒來，開始工作，其他時間陷入休眠狀態(tài)。通過使用本發(fā)明實施例提供的上述方法，使用基于列生成的方法實現(xiàn)了對無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度，降低了無線傳感器網絡對目標節(jié)點監(jiān)控所需的功耗。本發(fā)明的實施例中還提供一種無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度系統(tǒng)，如圖9所示，包括基站設備10以及若干個傳感器節(jié)點20，其中基站設備IO,用于獲取各傳感器節(jié)點20的網絡連接關系和目標覆蓋關系；根據網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果并獲取調度表；并在無線傳感器網絡中廣播調度表，以對各傳感器節(jié)點20進行調度。傳感器節(jié)點20，用于接收基站設備10廣播的調度表，并在基站設備10廣播的調度表所規(guī)定的時間工作，在其他時間處于休眠狀態(tài)。本發(fā)明的實施例中還提供一種無線傳感器網絡中的基站設備，其結構如圖10所示，包括網絡連接關系獲取單元11,用于獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系。目標覆蓋關系獲取單元12，用于獲取各傳感器節(jié)點的目標覆蓋關系。輸出結果獲取單元13，用于根據網絡連接關系獲取單元11獲取的網絡連接關系、目標覆蓋關系獲取單元12獲取的目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果。調度表獲取單元14，用于根椐輸出結果獲取單元13獲取的輸出結果獲取調度表。調度表廣播單元15，用于在無線傳感器網絡中廣播調度表獲取單元14獲取的調度表，以對各傳感器節(jié)點進行調度。具體的，如圖11所示，該基站i殳備中網絡連接關系獲取單元11可以具體用于對于傳感器節(jié)點1到W中的每一個節(jié)點/,獲取其他7V-l個節(jié)點到所述節(jié)點/的距離，如果某個節(jié)點y到所述節(jié)點/的距離小于或者等于通訊半徑c，則向網絡連接關系7VCG中添加一條邊/,,,。目標覆蓋關系獲取單元12可以具體用于對于傳感器節(jié)點1到中的每一個節(jié)點/,獲取所述節(jié)點/到M個目標的距離，如果目標A:到所述節(jié)點z'的距離小于或者等于傳感半徑《，則向目標覆蓋關系7UG中添加一條邊、。輸出結果獲取單元13可以包括隨機初始可行基生成子單元131，用于根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用隨機初始可行基生成方法獲取特定數(shù)量的初始可行列生成子單元132，用于根據所述特定數(shù)量的初始可行解，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果包括0^/77>￡/7={07")|/=1...}，其中/,為工作模式A需要運行的時間片個數(shù)，且7=5>,,表示網絡的生命周期。調度表獲取單元14可以具體用于對于(/M,)，將時間片2"+1到2>分配給A，并獲取在A中負責監(jiān)控目標節(jié)點的傳感器節(jié)點，以及負責中繼傳感數(shù)據的傳感器節(jié)點，從而獲取到調度表。調度表廣播單元15包括分級融合關系獲取子單元151,用于根據分級分發(fā)方法獲取分級融合關系；調度表發(fā)送子單元152，用于根據所述分級融合關系由每一個節(jié)點向其下級節(jié)點發(fā)送包括所述調度表的數(shù)據。另外，該基站還可以包括開始時間通知單元16，用于根據調度表廣播單元15確定的分級融合關系，設置系統(tǒng)開始時間并通知所述各傳感器節(jié)點。通過使用本發(fā)明實施例提供的上述系統(tǒng)和設備，使用基于列生成的方法實現(xiàn)了對無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度，降低了無線傳感器網絡對目標節(jié)點監(jiān)控所需的功耗。通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā)明可以通過硬件實現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案可以以軟件產品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產品可以存儲在一個非易失性存儲介質(可以是CD-ROM，U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發(fā)明的保護范圍。權利要求1、一種無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法，其特征在于，包括獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系和目標覆蓋關系；根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)；根據所述輸出結果獲取調度表；在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述各傳感器節(jié)點進行調度。2、如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系包括對于傳感器節(jié)點1到W中的每一個節(jié)點/，獲取其他iV-l個節(jié)點到所述節(jié)點z'的距離，如果某個節(jié)點y到所述節(jié)點/的距離小于或者等于通訊半徑"，則向網絡連接關系iVC(7中添加一條邊/"。3、如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述獲取各傳感器節(jié)點的目標覆蓋關系包括對于傳感器節(jié)點1到iV中的每一個節(jié)點/，獲取所述節(jié)點/到M個目標的距離，如果目標A:到所述節(jié)點/的距離小于或者等于傳感半徑A.，則向目標覆蓋關系7TG中添加一條邊、。4、如權利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果包括根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用隨機初始可行基生成方法獲取特定數(shù)量的初始可行解；根據所述特定數(shù)量的初始可行解，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果包括ot/wr=i/=i...},其中r,為工作模式/7,需要運行的時間片個數(shù)，且7=^>,.，表示網絡的生命周期。5、如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據所述輸出結果獲取調度表包括對于(;M,)，將時間片S"+i到S,'分配給A，并獲取在A中負責監(jiān)控目標節(jié)點的傳感器節(jié)點，以及負責中繼傳感數(shù)據的傳感器節(jié)點，從而獲取到調度表。6、如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述在無線傳感器網絡中廣播所述調度表包括根據分級分發(fā)方法獲取分級融合關系；根據所述分級融合關系由每一個節(jié)點向其下級節(jié)點發(fā)送包括所述調度表的數(shù)據。7、如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據分級分發(fā)方法獲取分級融合關系包括初始化每個節(jié)點的跳數(shù)和上級節(jié)點集合；匯聚節(jié)點廣播帶跳數(shù)信息的發(fā)現(xiàn)Z^cove7包；當一節(jié)點收到來自于其他節(jié)點的D&cov^v包時，判斷是否修改自身的跳數(shù)和上級節(jié)點集合，如果跳數(shù)進行了修改，則廣播Zfecove^y包所有節(jié)點的廣播完成后獲取到分級融合關系，所述分級融合關系中包括每一節(jié)點與其下級節(jié)點的關系。8、如權利要求6或7所述的方法，其特征在于，還包括才艮據所述分級融合關系，設置系統(tǒng)開始時間并通知所述各傳感器節(jié)點。9、如權利要求8所述的方法，其特征在于，還包括所述傳感器節(jié)點根據所述系統(tǒng)開始時間設置本地時間，并根據所述調度表規(guī)定的時間工作，在其他時間處于休眠狀態(tài)。10、一種無線傳感器網絡中的基站設備，其特征在于，包括網絡連接關系獲取單元，用于獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系；目標覆蓋關系獲取單元，用于獲取M感器節(jié)點的目標覆蓋關系；輸出結果獲取單元，用于根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)；調度表獲取單元，用于根據所述輸出結果獲取調度表；調度表廣播單元，用于在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述各傳感器節(jié)點進行調度。11、如權利要求10所述的基站設備，其特征在于，所述網絡連接關系獲取單元具體用于對于傳感器節(jié)點1到7V中的每一個節(jié)點/,獲取其他7V-1個節(jié)點到所述節(jié)點/的距離，如果某個節(jié)點/到所述節(jié)點/的距離小于或者等于通訊半徑g，則向網絡連接關系中添加一條邊/,，；。12、如權利要求10所述的基站設備，其特征在于，所述目標覆蓋關系獲取單元具體用于對于傳感器節(jié)點1到iV中的每一個節(jié)點/，獲取所述節(jié)點/到M個目標的距離，如果目標A:到所述節(jié)點/的距離小于或者等于傳感半徑^，則向目標覆蓋關系rCG中添加一條邊~。13、如權利要求10所述的基站設備，其特征在于，所述輸出結果獲取單元包括隨機初始可行基生成子單元，用于根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用隨機初始可行基生成方法獲取特定數(shù)量的初始可行解；列生成子單元，用于根據所述特定數(shù)量的初始可行解，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果包括0^/7^^/7={(;7,，0|/=1...}，其中f,.為工作模式A需要運行的時間片個數(shù)，且？=2>,，表示網絡的生命周期。14、如權利要求13所述的基站設備，其特征在于，所述調度表獲取單元包括具體用于對于(p,"),將時間片Z"+l到2^分配給/v并獲取在A中負責監(jiān)控目標節(jié)點的傳感器節(jié)點，以及負責中繼傳感數(shù)據的傳感器節(jié)點，從而獲取到調度表。15、如權利要求10所述的基站設備，其特征在于，所述調度表廣播單元包括分級融合關系獲取子單元，用于根據分級分發(fā)方法獲取分級融合關系；調度表發(fā)送子單元，用于根據所述分級融合關系由每一個節(jié)點向其下級節(jié)點發(fā)送包括所述調度表的數(shù)據。16、如權利要求10所述的基站設備，其特征在于，還包括開始時間通知單元，用于根據所述調度表廣播單元確定的分級融合關系，設置系統(tǒng)開始時間并通知所述各傳感器節(jié)點。17、一種無線傳感器網絡中的系統(tǒng)，包括基站設備以及至少兩個傳感器節(jié)點，其特征在于所述基站設備，用于獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系和目標覆蓋關系；根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)；根據所述輸出結果獲取調度表；在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述多個傳感器節(jié)點進行調度；所述至少兩個傳感器節(jié)點，用于接收所述調度表。全文摘要本發(fā)明的實施例公開了一種無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度方法、系統(tǒng)和設備。該方法包括獲取各傳感器節(jié)點的網絡連接關系和目標覆蓋關系；根據所述網絡連接關系、目標覆蓋關系以及覆蓋需求，使用列生成方法獲取輸出結果，所述輸出結果中包括不同工作模式所需的時間片數(shù)；根據所述輸出結果獲取調度表；在無線傳感器網絡中廣播所述調度表，以對所述各傳感器節(jié)點進行調度。通過使用本發(fā)明的實施例，使用基于列生成的方法實現(xiàn)了對無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的調度，降低了無線傳感器網絡對目標節(jié)點監(jiān)控所需的功耗。文檔編號H04L12/24GK101667925SQ20081021221公開日2010年3月10日申請日期2008年9月5日優(yōu)先權日2008年9月5日發(fā)明者劉桂英,屈玉貴,張建偉,張英堂,雨谷,趙寶華申請人:華為技術有限公司;中國科學技術大學