專利名稱：面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)路由的選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法。
背景技術(shù)：
壓縮感知(Compressed Sensing)是近幾年來的一項(xiàng)新興信號(hào)處理技術(shù)，其核心思 想是將數(shù)據(jù)采樣和壓縮合并進(jìn)行，首先采集信號(hào)的非自適應(yīng)線性投影(測(cè)量值)，然后根據(jù) 相應(yīng)的重構(gòu)算法由測(cè)量值復(fù)原信號(hào)。壓縮感知有兩個(gè)方面的基本要求信號(hào)的稀疏性，觀測(cè) 基(觀測(cè)矩陣)與變換基(變換矩陣)的非相關(guān)性。對(duì)于自然界的任何信號(hào)，均存在一個(gè) 特定的表示空間，使得該信號(hào)在此空間具有稀疏性。經(jīng)相關(guān)理論證明，隨機(jī)矩陣，即元素為 隨機(jī)數(shù)的矩陣，與固定的變換基具有很好的非相關(guān)性。壓縮感知的數(shù)學(xué)原理為設(shè)長度為N的矢量信號(hào)X在正交變換基Ψ上的變換系數(shù) 是稀疏的，S卩原始信息X為一維NXl向量，X e Rn，存在一個(gè)NXN變換矩陣Ψ，Χ = ΨΡ， 其中P亦為一維NXl向量，使得P具有稀疏性。信號(hào)的稀疏性是指若向量中非零項(xiàng)的個(gè)數(shù) 為K，K < N，則稱該向量是K-稀疏。用與變換基Ψ不相關(guān)的觀測(cè)矩陣Φ對(duì)原始信息進(jìn)行線性變換，觀測(cè)矩陣Φ為一 個(gè)MXN的矩陣，Φ e Rmxn (Μ << N)，并得到觀測(cè)信號(hào)集合Y，即Y = ΦΧ,γ = φχ = φψρ= φ ρ，故Y為一維MX 1向量。在已知去的條件下，可利用優(yōu)化求解方法從Y中精確地或 高概率地重構(gòu)信號(hào)P，繼而恢復(fù)出原始信號(hào)X。壓縮感知技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于能以遠(yuǎn)低于奈奎斯特采樣率的采樣速率進(jìn)行采樣， 大大減少信號(hào)在數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中消耗的資源和能量。相對(duì)于常規(guī)的先采樣后壓縮的 分布式信源編碼方法，壓縮感知的優(yōu)勢(shì)在于不需要被處理信號(hào)的任何先驗(yàn)信息，且不需要 控制信息交換。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network, WSN)是通過無線通信的方式形成 的一個(gè)多跳的且有可能自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由部署在一定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量微型傳感器節(jié) 點(diǎn)組成，主要功能為協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的監(jiān)測(cè)信息，并發(fā)送給觀察中心 (匯聚節(jié)點(diǎn))。一般來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中包含大量的廣泛分布的節(jié)點(diǎn)，故需要傳輸、分析 和處理大量的數(shù)據(jù)。根據(jù)壓縮感知和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性，壓縮感知技術(shù)被用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 中，在沒有任何先驗(yàn)信息的情況下，提供一種有效的數(shù)據(jù)融合算法，減少處理大量數(shù)據(jù)所需 要的觀測(cè)值數(shù)目，降低無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)擔(dān)和數(shù)據(jù)融合的計(jì)算復(fù)雜度。在無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，將壓縮感知與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚上嘟Y(jié)合，各分布節(jié)點(diǎn)的信息在傳向匯聚節(jié) 點(diǎn)的路徑中不斷加權(quán)匯聚，加權(quán)信息構(gòu)成壓縮感知技術(shù)需要的觀測(cè)矩陣，最終匯聚節(jié)點(diǎn)根 據(jù)觀測(cè)矩陣正確重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)信息。經(jīng)路由形成的觀測(cè)矩陣是稀疏矩陣，從而大大減 少了匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)重構(gòu)時(shí)的計(jì)算量。
然而，目前關(guān)于將壓縮感知用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與路由相結(jié)合的技術(shù)存在很大的 缺陷。在當(dāng)前技術(shù)中，經(jīng)現(xiàn)有的路徑選擇技術(shù)形成的觀測(cè)矩陣不再具有很好的隨機(jī)性，故觀 測(cè)矩陣與變換基的非相關(guān)性不能得到保證，從而大大減低了壓縮感知中信號(hào)重構(gòu)的性能。 故如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)由路徑選擇技術(shù)形成的觀測(cè)矩陣的隨機(jī)性成為亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)路由的漸進(jìn)式選 擇 方法，從而實(shí)現(xiàn)了路由的隨機(jī)性，從而解決將壓縮感知用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)由路徑選 擇技術(shù)形成的觀測(cè)矩陣的隨機(jī)性問題。在矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，最大限度滿足路徑隨機(jī)性的路由選擇方法應(yīng)該是路 由選擇中各個(gè)參數(shù)的確定均為隨機(jī)的路由選擇方法。在本發(fā)明涉及的矩陣式無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)中，路由選擇中的參數(shù)包括選擇哪些節(jié)點(diǎn)為路徑開啟節(jié)點(diǎn)，被選中節(jié)點(diǎn)如何選擇下一跳 節(jié)點(diǎn)，以及節(jié)點(diǎn)發(fā)送感知數(shù)據(jù)信息時(shí)的加權(quán)系數(shù)。在本發(fā)明的路由選擇方法中，以設(shè)定的概 率隨機(jī)地選擇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)源發(fā)送數(shù)據(jù)，開啟任意路徑；在每一 條路徑中，被選中節(jié)點(diǎn)隨機(jī)地選擇下一跳節(jié)點(diǎn)；被選中節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的加權(quán)系數(shù)是利用隨 機(jī)數(shù)生成器生成的隨機(jī)數(shù)，從而能實(shí)現(xiàn)路由的隨機(jī)性。具體地說，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案是該面向矩陣式無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)的隨機(jī)路由的選擇方法是所述網(wǎng)絡(luò)中包含N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，其中^^為正整數(shù)，所述N個(gè)傳 感器節(jié)點(diǎn)的拓?fù)錇榫仃囆螤?，所述匯聚節(jié)點(diǎn)位于N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域的外部若匯聚節(jié)點(diǎn)位于N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域的上方或下方，則所述網(wǎng)絡(luò)中傳感 器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為距離匯聚節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)一行的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)從一端到另一端依次為1， 2,3,……，其中編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所在行為第一行，該編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所 在列為第一列；位于所述網(wǎng)絡(luò)中第I行、第J列的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為λ/^·(/-1) + ·7，其中，
/，《/ε[1,λ/ ]，Ι，J 均為正整數(shù);若匯聚節(jié)點(diǎn)位于N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域的左方或右方，則所述網(wǎng)絡(luò)中傳感 器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為距離匯聚節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)一列的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)從一端到另一端依次為1， 2,3,……，#，其中編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所在行為第一行，該編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所 在列為第一列，位于所述網(wǎng)絡(luò)中第I行、第J列的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為ν^·μ-ι)+/，其中，
<formula>formula see original document page 5</formula>J均為正整數(shù);進(jìn)行所述路由選擇時(shí)包括如下步驟(1)所述網(wǎng)絡(luò)以設(shè)定的概率隨機(jī)選擇網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié) 點(diǎn)，各被選中的準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包中所包含的信息為該節(jié)點(diǎn)的編號(hào)信息和該 節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算信息，所述運(yùn)算信息為該節(jié)點(diǎn)獲取的檢測(cè)對(duì)象的信息與生成的隨機(jī)數(shù)的乘積；(2)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)按如下方法選擇接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)判斷準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)是否為N，若是，則選擇匯聚節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù) 包的下一跳節(jié)點(diǎn)并執(zhí)行步驟⑷；否則，判斷該節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否屬于區(qū)間[λ/ ^ Μ+Ι,λο或是否能被#整除若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)屬于區(qū)間+ ，則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加1的節(jié)點(diǎn) 或者匯聚節(jié)點(diǎn)為下一跳節(jié)點(diǎn)如果匯聚節(jié)點(diǎn)被選中則執(zhí)行步驟(4)，否則執(zhí)行步驟(3)；若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)能被〒整除，則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)減L的節(jié)點(diǎn)或者編號(hào)為該
節(jié)點(diǎn)編號(hào)加#的節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)，其中L為區(qū)間[f，#-l]內(nèi)的任意 正整數(shù)；若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)既不屬于區(qū)間[^^! λ/ + Ι,ΛΟ也不能被#整除，則選擇編號(hào)為 該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加1的節(jié)點(diǎn)或者編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加#的節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)。
(3)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)將其數(shù)據(jù)包發(fā)送至步驟(2)選定的下一跳節(jié)點(diǎn)；該下一跳節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后判斷該數(shù)據(jù)包中的編號(hào)信息中是否存在該下一 跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，若不存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，則將該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身運(yùn)算信 息與其接收到的數(shù)據(jù)包中的運(yùn)算信息相疊加并同時(shí)將該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)信息添加 至其接收到的數(shù)據(jù)包中以使該接收到的數(shù)據(jù)包得到更新，該更新后的數(shù)據(jù)包為該下一跳節(jié) 點(diǎn)的準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包；若存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，則將該下一跳節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù) 據(jù)包作為該下一跳節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包；接著以該下一跳節(jié)點(diǎn)為下一步路徑選擇中準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行步驟(2)；(4)匯聚節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包，所述隨機(jī)路由選擇結(jié)束。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明隨機(jī)地確定路由選擇中的各個(gè)參數(shù)，其中，路徑開啟節(jié)點(diǎn)的選擇是以設(shè)定 的概率隨機(jī)選擇的，下一跳節(jié)點(diǎn)是在符合要求的節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)選擇，被選中節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的 加權(quán)系數(shù)是隨機(jī)數(shù)，從而本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)的路由選擇方式。當(dāng)將壓縮感知用于所述無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，依據(jù)這種隨機(jī)的路由選擇方式生成的觀測(cè)矩陣具有隨機(jī)性。根據(jù)隨機(jī)矩陣 與任何固定基具有很好的非相關(guān)性的性質(zhì)，從而能滿足觀測(cè)矩陣與被觀測(cè)信號(hào)的非相關(guān) 性，滿足將壓縮感知有效運(yùn)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的必要條件。


圖1. 1為本發(fā)明面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū) 域上方時(shí)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D，其中，該網(wǎng)絡(luò)的最右一列為節(jié)點(diǎn)的第1列；圖1. 2為本發(fā)明面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū) 域上方時(shí)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D，其中，該網(wǎng)絡(luò)的最左一列為節(jié)點(diǎn)的第1列；圖2為本發(fā)明面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域 下方時(shí)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D；圖3為本發(fā)明面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域 左方時(shí)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D；圖4為本發(fā)明面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域 右方時(shí)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D5為本發(fā)明面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)路由選擇方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為矩陣式結(jié)構(gòu)，呈棋盤式網(wǎng)格狀。根據(jù)矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域的相對(duì)位置，該網(wǎng)絡(luò)包括四種拓?fù)鋮R聚節(jié)點(diǎn) 位于傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋區(qū)域的上方，如圖1. 1和圖1. 2所示；匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)所覆 蓋區(qū)域的下方，如圖2所示；匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋區(qū)域的左方，如圖3所示；匯 聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋區(qū)域的右方，如圖4所示。以圖1. 1為例，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 匯聚節(jié)點(diǎn)位于N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋區(qū)域的上方，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)的拓?fù)錇?正方形矩陣(即# X #矩陣)，傳感器節(jié)點(diǎn)均勻地分布在正方形矩陣式網(wǎng)絡(luò)中各小格的 頂點(diǎn)位置，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，除位于網(wǎng)絡(luò)四周邊緣處的節(jié)點(diǎn)，均沿著網(wǎng)絡(luò)有上下左右 四個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)編號(hào)方法如下如圖1. 1所示，位于網(wǎng)絡(luò)最下端一行的節(jié)點(diǎn)的編 號(hào)從右向左依次為1，2，3，……，編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所在行為第1行，該編號(hào)為1 的傳感器節(jié)點(diǎn)所在列為第1列，網(wǎng)絡(luò)中，由下往上依次為第1，2，3，……，、/ 行，由右往左 依次為第1，2，3，……，、&列，每一行的節(jié)點(diǎn)由第1列至第#列依次加1進(jìn)行編號(hào)，對(duì)一 行的節(jié)點(diǎn)編號(hào)完成后繼續(xù)從其后一行的第1列節(jié)點(diǎn)開始往該后一行的第列節(jié)點(diǎn)依次加 1進(jìn)行編號(hào)，后一行第1列節(jié)點(diǎn)的編號(hào)是其前一行最后一列(即第λ/〒列)節(jié)點(diǎn)的編號(hào)加1 ； 位于該網(wǎng)絡(luò)中第I行第J列的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)則為#.(/-1) + 17，其中，
I，J均為正整數(shù)。故圖1. 1中，節(jié)點(diǎn)a的編號(hào)為+ 4 ,節(jié)點(diǎn)b的編號(hào)為+ 5，節(jié)點(diǎn)c 的編號(hào)為3^ + 4，節(jié)點(diǎn)d的編號(hào)為3^ + 5。在對(duì)匯聚節(jié)點(diǎn)位于傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋區(qū)域的 上方時(shí)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)時(shí)，也可如圖1.2所示，令位于網(wǎng)絡(luò)最下端一行的 節(jié)點(diǎn)的編號(hào)從左向右依次為1，2，3，……，#，其他節(jié)點(diǎn)的編號(hào)規(guī)則與圖1. 1所示的實(shí)施 方式的編號(hào)規(guī)則相同。在本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)包均能被正確的接收和轉(zhuǎn)發(fā)。具體地說，如圖5所示，本發(fā)明面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)路由選擇方法 的步驟為(1)網(wǎng)絡(luò)以設(shè)定的概率隨機(jī)地選擇網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)，該設(shè) 定的概率為M/N，其中M為滿足M > KlogN的任意整數(shù)，N為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)，K為網(wǎng)絡(luò) 中所有節(jié)點(diǎn)獲得的檢測(cè)對(duì)象信息的稀疏性指標(biāo)。各被選中節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包中所包含的信息為 該節(jié)點(diǎn)的編號(hào)信息以及該節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算信息，所述運(yùn)算信息為該節(jié)點(diǎn)獲取的檢測(cè)對(duì)象的單一 信息值與生成的隨機(jī)數(shù)的乘積，該隨機(jī)數(shù)是由該節(jié)點(diǎn)根據(jù)其自身編號(hào)利用內(nèi)置的隨機(jī)生成 器產(chǎn)生的隨機(jī)系數(shù)；(2)待發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)選擇接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)。選擇方法如下判斷 待發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)是否為N，若是，則選擇匯聚節(jié)點(diǎn)為其下一跳節(jié)點(diǎn)并執(zhí)行步驟 (4)；否則判斷該節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否屬于區(qū)間[V^W^ + 1，A0或是否能被#整除若編號(hào)屬于區(qū)間[V^^V^ + l, AO，則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加1的節(jié)點(diǎn)或者匯 聚節(jié)點(diǎn)為下一跳節(jié)點(diǎn)如果編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加1的節(jié)點(diǎn)被選中則執(zhí)行步驟(3)，如果匯聚節(jié)點(diǎn)被選中則執(zhí)行步驟(4)；若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)能被#整除，則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)減L的節(jié)點(diǎn)或者編號(hào)為該 節(jié)點(diǎn)編號(hào)加^的節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)，，其中L為區(qū)間內(nèi)的任 意正整數(shù)；若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)既不屬于區(qū)間[λ/ ^Τ·>^ + 1，ΑΟ也不能被·^整除，則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加1的節(jié)點(diǎn)或者編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加#的節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)
點(diǎn)ο(3)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)將其數(shù)據(jù)包發(fā)送至步驟(2)選定的下一跳節(jié)點(diǎn)；該下一跳節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后判斷該數(shù)據(jù)包中的編號(hào)信息中是否存在該下一 跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，若不存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，則將該下一跳節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算信息與 其收到的數(shù)據(jù)包中的運(yùn)算信息相疊加，得到該下一跳節(jié)點(diǎn)更新后的運(yùn)算信息，同時(shí)連同將 該下一跳節(jié)點(diǎn)自身的編號(hào)信息添加至該下一跳節(jié)點(diǎn)所接收到的數(shù)據(jù)包中，該下一跳節(jié)點(diǎn)所 接收到的數(shù)據(jù)包在完成上述更新后即作為該下一跳節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包；若該下一跳 節(jié)點(diǎn)所接收到的數(shù)據(jù)包中存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，則以該下一跳節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù) 包作為該下一跳節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包；接著以該下一跳節(jié)點(diǎn)為下一步路徑選擇中準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行步驟(2)；(4)匯聚節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包，至此，本發(fā)明的隨機(jī)路由選擇結(jié)束。
權(quán)利要求
一種面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)路由的選擇方法，其特征是所述網(wǎng)絡(luò)中包含N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，其中為正整數(shù)，所述N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的拓?fù)錇榫仃囆螤?，所述匯聚節(jié)點(diǎn)位于N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域的外部若匯聚節(jié)點(diǎn)位于N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域的上方或下方，則所述網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為距離匯聚節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)一行的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)從一端到另一端依次為其中編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所在行為第一行，該編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所在列為第一列；位于所述網(wǎng)絡(luò)中第I行、第J列的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為其中，I，J均為正整數(shù)；若匯聚節(jié)點(diǎn)位于N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域的左方或右方，則所述網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為距離匯聚節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)一列的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)從一端到另一端依次為其中編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所在行為第一行，該編號(hào)為1的傳感器節(jié)點(diǎn)所在列為第一列，位于所述網(wǎng)絡(luò)中第I行、第J列的傳感器節(jié)點(diǎn)的編號(hào)為其中，I，J均為正整數(shù)；進(jìn)行所述路由選擇時(shí)包括如下步驟(1)所述網(wǎng)絡(luò)以設(shè)定的概率隨機(jī)選擇網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)，各被選中的準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包中所包含的信息為該節(jié)點(diǎn)的編號(hào)信息和該節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算信息，所述運(yùn)算信息為該節(jié)點(diǎn)獲取的檢測(cè)對(duì)象的信息與生成的隨機(jī)數(shù)的乘積；(2)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)按如下方法選擇接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)判斷準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)是否為N，若是，則選擇匯聚節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)并執(zhí)行步驟(4)；否則，判斷該節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否屬于區(qū)間或是否能被整除若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)屬于區(qū)間則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加1的節(jié)點(diǎn)或者匯聚節(jié)點(diǎn)為下一跳節(jié)點(diǎn)如果匯聚節(jié)點(diǎn)被選中則執(zhí)行步驟(4)，否則執(zhí)行步驟(3)；若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)能被整除，則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)減L的節(jié)點(diǎn)或者編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加的節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)，其中L為區(qū)間內(nèi)的任意正整數(shù)；若該節(jié)點(diǎn)編號(hào)既不屬于區(qū)間也不能被整除，則選擇編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加1的節(jié)點(diǎn)或者編號(hào)為該節(jié)點(diǎn)編號(hào)加的節(jié)點(diǎn)為接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)；(3)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)將其數(shù)據(jù)包發(fā)送至步驟(2)選定的下一跳節(jié)點(diǎn)；該下一跳節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后判斷該數(shù)據(jù)包中的編號(hào)信息中是否存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，若不存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，則將該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身運(yùn)算信息與其接收到的數(shù)據(jù)包中的運(yùn)算信息相疊加并同時(shí)將該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)信息添加至其接收到的數(shù)據(jù)包中以使該接收到的數(shù)據(jù)包得到更新，該更新后的數(shù)據(jù)包為該下一跳節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包；若存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，則將該下一跳節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)包作為該下一跳節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包；接著以該下一跳節(jié)點(diǎn)為下一步路徑選擇中準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行步驟(2)；(4)匯聚節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包，所述隨機(jī)路由選擇結(jié)束。FSA00000057175000011.tif,FSA00000057175000012.tif,FSA00000057175000013.tif,FSA00000057175000014.tif,FSA00000057175000015.tif,FSA00000057175000016.tif,FSA00000057175000017.tif,FSA00000057175000021.tif,FSA00000057175000022.tif,FSA00000057175000023.tif,FSA00000057175000024.tif,FSA00000057175000025.tif,FSA00000057175000026.tif,FSA00000057175000027.tif,FSA00000057175000028.tif,FSA00000057175000029.tif
全文摘要
本發(fā)明公開了面向矩陣式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)路由的選擇方法。步驟為(1)該網(wǎng)絡(luò)以設(shè)定的概率隨機(jī)選擇網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)；(2)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)根據(jù)判斷該節(jié)點(diǎn)編號(hào)是否為N、屬于區(qū)間或是否能被整除來選擇接收其數(shù)據(jù)包的下一跳節(jié)點(diǎn)；(3)準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)將其數(shù)據(jù)包發(fā)送至選定的下一跳節(jié)點(diǎn)；該下一跳節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)包后判斷該數(shù)據(jù)包中的編號(hào)信息中是否存在該下一跳節(jié)點(diǎn)的自身編號(hào)，由此更新該下一跳節(jié)點(diǎn)所接收到的數(shù)據(jù)包或以其接收到的數(shù)據(jù)包作為該下一跳節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包；接著以該下一跳節(jié)點(diǎn)為下一步路徑選擇中準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行步驟(2)；(4)匯聚節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包，隨機(jī)路由選擇結(jié)束。
文檔編號(hào)H04W40/04GK101808383SQ201010125548
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者周斌, 張宏綱, 王峰, 王曉, 趙寧, 趙志峰, 陳先福, 陳琴琴 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)