本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

農(nóng)田又稱為耕地，在地理學(xué)上是指可以用來種植農(nóng)作物的土地。在精準(zhǔn)農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測應(yīng)用中，作物環(huán)境生長變化引進(jìn)的信道環(huán)境復(fù)雜多變，無線信號易受很多復(fù)雜因素的影響，造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，進(jìn)而導(dǎo)致路由策略效率不高，數(shù)據(jù)傳輸有效信息低等問題。另一方面農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是一個(gè)典型的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、節(jié)點(diǎn)分布不均等特點(diǎn)，部分區(qū)域的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)形成“監(jiān)測孤島”，在靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)條件下，若要滿足孤島節(jié)點(diǎn)的連通性，則需要增加大量中繼節(jié)點(diǎn)，在前期投入和后續(xù)維護(hù)上都增加了大量開銷。此外，靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流向固定，從感知節(jié)點(diǎn)經(jīng)路由節(jié)點(diǎn)到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，因此匯聚節(jié)點(diǎn)周邊的節(jié)點(diǎn)需要承擔(dān)大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，造成大量能量消耗而形成能耗熱點(diǎn)，為避免此部分節(jié)點(diǎn)過快耗盡死亡，需要增大額外的節(jié)點(diǎn)數(shù)量以分散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，同樣增加了網(wǎng)絡(luò)的整體開銷。

相比傳統(tǒng)農(nóng)田靜態(tài)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過引入移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)(指無線傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚結(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)傳感器網(wǎng)與外網(wǎng)(eg，gprs、internet等)的連接，可看作網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn))，mwsns(mobilesinkwirelesssensornetworks，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò))在能量的高效使用、網(wǎng)絡(luò)生存周期、網(wǎng)絡(luò)連通性以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡等方面有著明顯的優(yōu)勢。而在根據(jù)移動(dòng)sink的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景不同，可以選擇匯聚節(jié)點(diǎn)作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，也可以選擇路由節(jié)點(diǎn)，面臨的挑戰(zhàn)主要是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)最小時(shí)延路徑問題，在網(wǎng)絡(luò)能耗和最小時(shí)延尋求平衡。

在現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集研究中，考慮的對象主要為移動(dòng)sink的路徑規(guī)劃與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入的路由選擇問題，考慮的優(yōu)化指標(biāo)也不盡相同，一般多以rp(rendezvouspoint，交會(huì)節(jié)點(diǎn))的傳輸時(shí)延、全局傳輸時(shí)延、節(jié)點(diǎn)平均能耗以及移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)對rp集節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)遍歷等作為優(yōu)化目標(biāo)。但并未充分考慮到農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境的復(fù)雜多變性，使得節(jié)點(diǎn)間鏈路存在干擾，從而造成子網(wǎng)絡(luò)分割的不確定性，rp集對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無法完全覆蓋，形成孤島節(jié)點(diǎn)。從而對移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的路徑選擇形成干擾?，F(xiàn)有技術(shù)沒有考慮根據(jù)rp集的網(wǎng)絡(luò)分割的不確定性，因此難以較好的實(shí)現(xiàn)在農(nóng)田復(fù)雜環(huán)境下的rp節(jié)點(diǎn)集的選取。另一方面，部分現(xiàn)有技術(shù)在研究移動(dòng)sink路徑規(guī)劃問題時(shí)，一般將問題歸結(jié)為旅行商問題，只考慮是否經(jīng)過某點(diǎn)，未考慮sink節(jié)點(diǎn)的實(shí)際移動(dòng)中與rp節(jié)點(diǎn)的通信時(shí)間約束問題。在現(xiàn)有技術(shù)中一般認(rèn)為節(jié)點(diǎn)感知區(qū)域?yàn)榇_定的圓形區(qū)域，可對移動(dòng)sink的經(jīng)過與通信時(shí)間實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確預(yù)測，從而通過路徑規(guī)劃保證移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)與普通節(jié)點(diǎn)的通信時(shí)間。但在農(nóng)田環(huán)境下由于多徑效應(yīng)的存在，節(jié)點(diǎn)感知半徑的不規(guī)則性，呈現(xiàn)出一種邊緣概率感知的情形，當(dāng)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)從某節(jié)點(diǎn)感知半徑邊緣附件經(jīng)過時(shí)，其與節(jié)點(diǎn)間的有效通信時(shí)間難以確定，可能出現(xiàn)當(dāng)移動(dòng)sink經(jīng)過對應(yīng)節(jié)點(diǎn)通信范圍，但未能或沒有足夠時(shí)間實(shí)現(xiàn)有效數(shù)據(jù)通信，從而對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸形成干擾。所以現(xiàn)有技術(shù)無法解決由于節(jié)點(diǎn)感知區(qū)域不規(guī)則造成的數(shù)據(jù)鏈路與時(shí)延的干擾作用，并不適用于農(nóng)田多徑信道環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，提供一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，包括：

步驟1，根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型對所述目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化分割；

步驟2，根據(jù)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度，以及所述網(wǎng)格劃分結(jié)果，確定所述移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集的時(shí)延約束；

步驟3，所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)按預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度遍歷所述網(wǎng)格化目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳。

進(jìn)一步，所述步驟1進(jìn)一步包括：

根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型，將所述目標(biāo)區(qū)域劃分為長mda寬nda的矩形區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域包含n×m個(gè)邊長為da的正方形子區(qū)域，其中n＞0，m＞0；

子區(qū)域劃分后，若監(jiān)測區(qū)域邊緣出現(xiàn)不滿足正方形條件的區(qū)域，將所述區(qū)域補(bǔ)齊為邊長為da的正方形。

進(jìn)一步，所述步驟3進(jìn)一步包括：

為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)設(shè)定遍歷目標(biāo)區(qū)域的預(yù)設(shè)路徑，所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)區(qū)域中作均速直線運(yùn)動(dòng)，其速度由搭載其的農(nóng)機(jī)裝備決定；

根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度，計(jì)算所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在各子區(qū)域的遍歷時(shí)間；根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在各子區(qū)域的遍歷時(shí)間，為所述各子區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)分配數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片；

所述子區(qū)域nmn的時(shí)間片起始時(shí)間tbmn計(jì)算如下，其中tt為從n1n到n2n的轉(zhuǎn)向時(shí)間：

則子區(qū)域nmn的時(shí)間片的結(jié)束時(shí)間temn計(jì)算如下：

進(jìn)一步，所述步驟2和步驟3中所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度進(jìn)一步包括：

各子區(qū)域編號為n11、n12、……n1n；n21、n22、……n2n；……；nm1、nm2、……nmn，則子區(qū)域共有m*n個(gè)；

所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)按以下規(guī)則中的一種遍歷所述網(wǎng)格化目標(biāo)區(qū)域：

n11->…->n1n->n2n->…->n21->……；

n1n->…->n11->n21->…->n2n->……；

n11->…->nm1->nm2->…->n12->……；

nm1->…->n11->n12->…->nm2->……。

進(jìn)一步，所述步驟3中所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳的步驟進(jìn)一步包括：

所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域的感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述各感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片喚醒，與所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)建立連接關(guān)系并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。

進(jìn)一步，所述da通過以下步驟確定：

根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)模型的功率放大能量系數(shù)，獲得所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)的通信距離閾值dcrossover：

其中εf和εm分別為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)模型的功率放大能量系數(shù)；

在確保所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)遍歷經(jīng)過任一子區(qū)域時(shí)該區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)均可通過一跳向所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的前提下，根據(jù)所述dcrossover確定所述da的值：

進(jìn)一步，所述步驟3中所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳的步驟進(jìn)一步包括：

以各子區(qū)域垂直于所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方法的中心線為界，將當(dāng)前子區(qū)域劃分為a、b個(gè)部分；其中a為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)先到達(dá)的部分，b為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)后到達(dá)的部分；

當(dāng)tbxy≤t≤tmxy時(shí)，所述a區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)激活、接入并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；

當(dāng)tmxy≤t≤texy時(shí)，所述b區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)激活、接入并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；

其中，t為當(dāng)前時(shí)刻，tbxy為當(dāng)前子區(qū)域時(shí)間片的起始時(shí)刻，texy為當(dāng)前子區(qū)域時(shí)間片的結(jié)束時(shí)刻，tmxy＝(tbxy+texy)/2。

進(jìn)一步，還包括：

將未成功與所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳的感知節(jié)點(diǎn)ci放入未完成感知節(jié)點(diǎn)集；將未完成感知節(jié)點(diǎn)ci所屬子區(qū)域nxy的沿遍歷方向垂直方向上的下一行的相鄰子區(qū)域nop的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片，設(shè)置為所述未完成感知節(jié)點(diǎn)ci的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間片；

所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入所述子區(qū)域nop時(shí)，確認(rèn)所述未完成感知節(jié)點(diǎn)集內(nèi)存在所述子區(qū)域nxy內(nèi)的未完成感知節(jié)點(diǎn)ci；

利用中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選取規(guī)則獲取所述子區(qū)域nop中的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)cj，通過所述cj完成所述ci中數(shù)據(jù)的獲取。

進(jìn)一步，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選取規(guī)則進(jìn)一步包括：

根據(jù)所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)到所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)間的距離、所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)的剩余能量、信道衰減因子和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)、所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和感知節(jié)點(diǎn)的信道模型和各感知節(jié)點(diǎn)的信道模型中隨機(jī)變量部分的期望，計(jì)算于所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)參數(shù)：

其中ptij為中轉(zhuǎn)參數(shù)，erj為節(jié)點(diǎn)cj的剩余能量，n為信道衰減因子，e(x)為信道模型中隨機(jī)變量部分的期望；

選擇所述子區(qū)域nop中中轉(zhuǎn)參數(shù)值最高的感知節(jié)點(diǎn)作為所述ci的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)cj。

進(jìn)一步，還包括：

若有感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)未上傳，則將其數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)加1；

若有數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)大于0的感知節(jié)點(diǎn)完成了數(shù)據(jù)收集，則將該感知節(jié)點(diǎn)收集失敗最大次數(shù)復(fù)位為0；

若某節(jié)感知節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值，則在該節(jié)點(diǎn)附近增加地面感知節(jié)點(diǎn)用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，地面感知節(jié)點(diǎn)的位置由預(yù)設(shè)方法決定，最大次數(shù)預(yù)設(shè)值由節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存能力決定；所述增加的地面感知節(jié)點(diǎn)位于該節(jié)點(diǎn)在地面投影與該區(qū)域中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)處。

根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，包括：

移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)，部署于農(nóng)業(yè)機(jī)械上，農(nóng)業(yè)機(jī)械按照正常作業(yè)路徑在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè)；

地面感知節(jié)點(diǎn)，用于輔助網(wǎng)絡(luò)的連通與數(shù)據(jù)收集；

地下感知節(jié)點(diǎn)，部署于地下的感知節(jié)點(diǎn)用于數(shù)據(jù)感知采集；

監(jiān)測區(qū)域劃分模塊，用于根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型對所述目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化分割；

時(shí)延約束確定模塊，用于根據(jù)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度，以及所述網(wǎng)格劃分結(jié)果，確定所述移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集的時(shí)延約束；

節(jié)點(diǎn)接入與抗擾控制模塊，用于控制所述sink節(jié)點(diǎn)按預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度遍歷所述網(wǎng)格化目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳據(jù)。

本申請?zhí)岢鲆环N緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法及系統(tǒng)，本發(fā)明所述方案具有如下有益效果：1、將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)子區(qū)域劃分，以提高概率信道模型下的數(shù)據(jù)收集效率；2、綜合考慮轉(zhuǎn)發(fā)能耗、中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)剩余能量、信道模型等因素，提高中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)效率；3、通過概率信道模型進(jìn)行子區(qū)域與時(shí)間片劃分、針對干擾節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存與中繼轉(zhuǎn)發(fā)等方面實(shí)現(xiàn)面向緊時(shí)延約束條件下的信息獲取。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法的整體流程示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法中子區(qū)域編號與預(yù)設(shè)路徑的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法中移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)通過子區(qū)域中a部分的通信半徑示意示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法中移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)通過子區(qū)域中b部分的通信半徑示意示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法中選擇中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)的整體框架示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中，針對sink節(jié)點(diǎn)移動(dòng)所帶來的時(shí)延問題，提出了一種根據(jù)最優(yōu)路徑的移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集方案。首先由得到rp節(jié)點(diǎn)集合，然后根據(jù)這些rp節(jié)點(diǎn)求出移動(dòng)sink的最佳駐留點(diǎn)集合，最后求出經(jīng)過駐留點(diǎn)的最短路徑。該算法能最大限度的減小時(shí)延，延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。張希偉研究了移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的路徑優(yōu)化問題。將優(yōu)化標(biāo)規(guī)約為時(shí)延受限下的能耗最小化問題，提出了根據(jù)優(yōu)先級的貪心算法來選擇最佳的數(shù)據(jù)匯集點(diǎn)。此外，根據(jù)數(shù)據(jù)采集的不確定性，提出了一種基訪問概率的匯聚節(jié)點(diǎn)選擇算法。算法在滿足數(shù)據(jù)收集效率的前提下，可有效地縮短移動(dòng)軌跡，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到延長移動(dòng)路徑的目的。孫言強(qiáng)等分析了當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中存在的干擾攻擊測度標(biāo)準(zhǔn)和攻擊模型；從干擾攻擊的檢測、防御以及干擾源定位3個(gè)方面對當(dāng)前具有代表性的研究工作進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)，并給出未來可能的研究方向和研究重點(diǎn)。

發(fā)明專利“一種移動(dòng)sink無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由恢復(fù)方法及其恢復(fù)協(xié)議”(申請?zhí)枺篶n201110142201.1)提出了一種移動(dòng)sink無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由恢復(fù)方法及其恢復(fù)協(xié)議，當(dāng)移動(dòng)sink的位置發(fā)生改變而導(dǎo)致移動(dòng)sink無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路徑斷開時(shí)，它將收集當(dāng)前信息以更新路由圖，進(jìn)行路徑編碼；采用免疫正交學(xué)習(xí)粒子群優(yōu)化算法來選擇最優(yōu)替代路徑，進(jìn)行路由恢復(fù)；采用根據(jù)該算法的協(xié)議來維護(hù)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該免疫正交學(xué)習(xí)粒子群優(yōu)化算法具有全局搜索能力較強(qiáng)、求解精度較好、收斂速度快等特點(diǎn)。提高了此類無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由維護(hù)能力，利用最短的傳輸路徑達(dá)到最大的傳輸成功率，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。發(fā)明專利“一種根據(jù)節(jié)點(diǎn)速度可變的wsn機(jī)會(huì)路由方法”(申請?zhí)枺?01310638018.x)提出了一種了根據(jù)節(jié)點(diǎn)速度可變的wsn機(jī)會(huì)路由方法，節(jié)點(diǎn)根據(jù)移動(dòng)sink到來時(shí)接收到sink發(fā)射的信號強(qiáng)度，動(dòng)態(tài)改變自身移動(dòng)速度，消息轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)按速度梯度定向轉(zhuǎn)發(fā)完成從源節(jié)點(diǎn)到sink節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。該方法僅使用速度作為效用值，因此復(fù)雜性較低，而且由于距離sink距離不同的節(jié)點(diǎn)速度差距很大，不存在概率轉(zhuǎn)發(fā)策略的轉(zhuǎn)發(fā)可靠性差的問題。

上述現(xiàn)有技術(shù)中從不同角度對根據(jù)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了優(yōu)化，提高了不同環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能與效率。但未針對農(nóng)田復(fù)雜環(huán)境信號傳播、節(jié)點(diǎn)能量相關(guān)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)分割、sink節(jié)點(diǎn)移動(dòng)造成的緊時(shí)延約束等干擾問題，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與數(shù)據(jù)傳輸過程并不適用于實(shí)際農(nóng)田復(fù)雜環(huán)境場景，通信可靠性不高。

本發(fā)明提供一種根據(jù)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的農(nóng)田信息獲取方法及系統(tǒng)，該方法針對現(xiàn)有移動(dòng)sink路徑規(guī)劃與路由選擇算法中僅針對確定規(guī)則感知區(qū)域節(jié)點(diǎn)等問題，結(jié)合農(nóng)田多徑環(huán)境下的無線信號快衰落特點(diǎn)，在農(nóng)田環(huán)境概率模型的基礎(chǔ)上對農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信中的干擾作用進(jìn)行分析與建模，并提出相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)方法，實(shí)現(xiàn)在農(nóng)田復(fù)雜多徑信道環(huán)境下的穩(wěn)定高效移動(dòng)sink數(shù)據(jù)采集與傳輸。

如何在考慮農(nóng)田多徑衰落信道的條件下，實(shí)現(xiàn)rp節(jié)點(diǎn)集的準(zhǔn)確選取與網(wǎng)絡(luò)區(qū)域分割，減少因節(jié)點(diǎn)間概率感知問題導(dǎo)致的非預(yù)見性孤島節(jié)點(diǎn)或區(qū)域，以保證各子網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)ΡO(jiān)測區(qū)域的整體覆蓋是需要解決的重要問題。進(jìn)而為移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)路徑選擇時(shí)提供穩(wěn)定可靠的rp節(jié)點(diǎn)集是本發(fā)明的目的之一。

另一方面，由于移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)快速掠過rp節(jié)點(diǎn)區(qū)域，因此移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)需要在rp節(jié)點(diǎn)的通信覆蓋范圍內(nèi)停留必要的時(shí)間以完成數(shù)據(jù)通信與上傳。由于概率感知而造成節(jié)點(diǎn)不規(guī)則感知覆蓋問題，造成移動(dòng)sink在掠過節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍邊緣的時(shí)間存在不確定性，對數(shù)據(jù)的完整穩(wěn)定通信與上傳造成干擾。因此，如何建立移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的時(shí)延干擾模型，并對其優(yōu)化以保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定上傳與通信也是本發(fā)明的目的。

如圖1，本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中，示出一種農(nóng)田信息獲取方法整體流程示意圖?？傮w上，包括：步驟1，根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型對所述目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化分割；步驟2，根據(jù)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度，以及所述網(wǎng)格劃分結(jié)果，確定所述移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集的時(shí)延約束；步驟3，所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)按預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度遍歷所述網(wǎng)格化目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳。

在本發(fā)明上述具體實(shí)施例中，所述sink節(jié)點(diǎn)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)指匯聚結(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)傳感器網(wǎng)與外網(wǎng)(eg,gprs，internet等)的連接，可看作網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。上述具體實(shí)施例相比于現(xiàn)有技術(shù)，步驟1中先根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型對所述目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化分割成多個(gè)分散的子網(wǎng)絡(luò)，解決因網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過大造成的拓?fù)鋸?fù)雜以及能耗“漏斗效應(yīng)”等問題

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述步驟1進(jìn)一步包括：

根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型，將所述目標(biāo)區(qū)域劃分為長mda寬nda的矩形區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域包含n×m個(gè)邊長為da的正方形子區(qū)域，其中n＞0，m＞0；

子區(qū)域劃分后，若監(jiān)測區(qū)域邊緣出現(xiàn)不滿足正方形條件的區(qū)域，將所述區(qū)域補(bǔ)齊為邊長為da的正方形。

在本發(fā)明上述具體實(shí)施例中，由于大規(guī)模農(nóng)田面積大，多采用農(nóng)機(jī)化作業(yè)，過高過大的傳感器采集節(jié)點(diǎn)會(huì)對農(nóng)機(jī)作業(yè)造成影響。因此本發(fā)明實(shí)施例方法的特征包括，感知節(jié)點(diǎn)部署于地下或地表(如高度小于20厘米)處，以免對農(nóng)機(jī)作業(yè)造成影響。移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)部署于農(nóng)業(yè)機(jī)械上(拖拉機(jī)、收割機(jī)、播種機(jī)等)，農(nóng)業(yè)機(jī)械按照正常作業(yè)路徑在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，部署其上的sink節(jié)點(diǎn)隨其移動(dòng)并完成數(shù)據(jù)收集，此外還包括當(dāng)單純地下感知節(jié)點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集時(shí)增加的少量地面節(jié)點(diǎn)。

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述步驟3進(jìn)一步包括：

為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)設(shè)定遍歷目標(biāo)區(qū)域的預(yù)設(shè)路徑，所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)區(qū)域中作均速直線運(yùn)動(dòng)，其速度由搭載其的農(nóng)機(jī)裝備決定；

根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度，計(jì)算所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在各子區(qū)域的遍歷時(shí)間；根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在各子區(qū)域的遍歷時(shí)間，為所述各子區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)分配數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片；

所述子區(qū)域nmn的時(shí)間片起始時(shí)間tbmn計(jì)算如下，其中tt為從n1n到n2n的轉(zhuǎn)向時(shí)間：

則子區(qū)域nmn的時(shí)間片的結(jié)束時(shí)間temn計(jì)算如下：

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述步驟2和步驟3中所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度進(jìn)一步包括：

各子區(qū)域編號為n11、n12、……n1n；n21、n22、……n2n；……；nm1、nm2、……nmn，則子區(qū)域共有m*n個(gè)；

所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)按以下規(guī)則中的一種遍歷所述網(wǎng)格化目標(biāo)區(qū)域：

n11->…->n1n->n2n->…->n21->……；

n1n->…->n11->n21->…->n2n->……；

n11->…->nm1->nm2->…->n12->……；

nm1->…->n11->n12->…->nm2->……。

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述步驟3中所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳的步驟進(jìn)一步包括：

所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域的感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述各感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片喚醒，與所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)建立連接關(guān)系并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。

上述本發(fā)明具體實(shí)施例起到了減少感知節(jié)點(diǎn)能耗的有益效果。

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述da通過以下步驟確定：

根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)模型的功率放大能量系數(shù)，獲得所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)的通信距離閾值dcrossover：

其中εf和εm分別為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)模型的功率放大能量系數(shù)；

在確保所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)遍歷經(jīng)過任一子區(qū)域時(shí)該區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)均可通過一跳向所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的前提下，根據(jù)所述dcrossover確定所述da的值：

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述步驟3中所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳的步驟進(jìn)一步包括：

以各子區(qū)域垂直于所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方法的中心線為界，將當(dāng)前子區(qū)域劃分為a、b個(gè)部分；其中a為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)先到達(dá)的部分，b為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)后到達(dá)的部分；

當(dāng)tbxy≤t≤tmxy時(shí)，所述a區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)激活、接入并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；

當(dāng)tmxy≤t≤texy時(shí)，所述b區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)激活、接入并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；

其中，t為當(dāng)前時(shí)刻，tbxy為當(dāng)前子區(qū)域時(shí)間片的起始時(shí)刻，texy為當(dāng)前子區(qū)域時(shí)間片的結(jié)束時(shí)刻，tmxy＝(tbxy+texy)/2。

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，還包括：

將未成功與所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳的感知節(jié)點(diǎn)ci放入未完成感知節(jié)點(diǎn)集；將未完成感知節(jié)點(diǎn)ci所屬子區(qū)域nxy的沿遍歷方向垂直方向上的下一行的相鄰子區(qū)域nop的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片，設(shè)置為所述未完成感知節(jié)點(diǎn)ci的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間片；

所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入所述子區(qū)域nop時(shí)，確認(rèn)所述未完成感知節(jié)點(diǎn)集內(nèi)存在所述子區(qū)域nxy內(nèi)的未完成感知節(jié)點(diǎn)ci；

利用中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選取規(guī)則獲取所述子區(qū)域nop中的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)cj，通過所述cj完成所述ci中數(shù)據(jù)的獲取。

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選取規(guī)則進(jìn)一步包括：

根據(jù)所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)到所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)間的距離、所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)的剩余能量、信道衰減因子和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)、所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和感知節(jié)點(diǎn)的信道模型和各感知節(jié)點(diǎn)的信道模型中隨機(jī)變量部分的期望，計(jì)算于所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)參數(shù)：

其中ptij為中轉(zhuǎn)參數(shù)，erj為節(jié)點(diǎn)cj的剩余能量，n為信道衰減因子，e(x)為信道模型中隨機(jī)變量部分的期望；

選擇所述子區(qū)域nop中中轉(zhuǎn)參數(shù)值最高的感知節(jié)點(diǎn)作為所述ci的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)cj。

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，還包括：

若有感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)未上傳，則將其數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)加1；

若有數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)大于0的感知節(jié)點(diǎn)完成了數(shù)據(jù)收集，則將該感知節(jié)點(diǎn)收集失敗最大次數(shù)復(fù)位為0；

若某節(jié)感知節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值，則在該節(jié)點(diǎn)附近增加地面感知節(jié)點(diǎn)用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，地面感知節(jié)點(diǎn)的位置由預(yù)設(shè)方法決定，最大次數(shù)預(yù)設(shè)值由節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存能力決定；所述增加的地面感知節(jié)點(diǎn)位于該節(jié)點(diǎn)在地面投影與該區(qū)域中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)處。

在本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，所述方法詳細(xì)包括以下步驟。

針對現(xiàn)有農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、多徑信道快衰落導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化等問題，本發(fā)明提出一種農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)干擾模型與優(yōu)化方法。一方面引入移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)，將大規(guī)模農(nóng)田網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)分散的子網(wǎng)絡(luò)，解決因網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過大造成的拓?fù)鋸?fù)雜以及能耗“漏斗效應(yīng)”等問題；考慮農(nóng)田環(huán)境無線信號多徑傳播等效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)中繼節(jié)點(diǎn)集的準(zhǔn)確選取與網(wǎng)絡(luò)區(qū)域分割；另一方面，針對移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在經(jīng)過中繼節(jié)點(diǎn)通信范圍的緊時(shí)間約束問題，結(jié)合節(jié)點(diǎn)概率感知問題，建立移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的時(shí)延干擾模型，提出相應(yīng)優(yōu)化方法以保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定通信，具體方法如下。

由于大規(guī)模農(nóng)田面積大，多采用農(nóng)機(jī)化作業(yè)，過高過大的傳感器采集節(jié)點(diǎn)會(huì)對農(nóng)機(jī)作業(yè)造成影響。因此本發(fā)明實(shí)施例方法的特征包括，感知節(jié)點(diǎn)部署于地下或地表(如高度小于20厘米)處，以免對農(nóng)機(jī)作業(yè)造成影響。移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)部署于農(nóng)業(yè)機(jī)械上(拖拉機(jī)、收割機(jī)、播種機(jī)等)，農(nóng)業(yè)機(jī)械按照正常作業(yè)路徑在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，部署其上的sink節(jié)點(diǎn)隨其移動(dòng)并完成數(shù)據(jù)收集，此外還包括當(dāng)單純地下感知節(jié)點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集時(shí)增加的少量地面節(jié)點(diǎn)。

一、移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)路徑與子區(qū)域時(shí)間片劃分

本實(shí)施例監(jiān)測的農(nóng)田區(qū)域?yàn)殚Ldm寬dn的矩形區(qū)域。將其劃分為若干邊長為da的正方形子區(qū)域，各子區(qū)域編號為n11、n12、……n1n；n21、n22、……n2n；……；nm1、nm2、……nmn，則子區(qū)域共有m*n個(gè)。子區(qū)域劃分最后，在監(jiān)測區(qū)域邊緣出現(xiàn)不滿足正方形條件的區(qū)域則補(bǔ)齊邊長為da的正方形。移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)按預(yù)設(shè)路徑遍歷監(jiān)測區(qū)域并進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。子區(qū)域編號與預(yù)設(shè)路徑示意如圖2所示。特殊地，為了更好地實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)->間的能耗均衡，根據(jù)子區(qū)域遍歷順序不同，預(yù)設(shè)路徑可分為多種，例如：

①n11->…->n1n->n2n->…->n21->……；

②n1n->…->n11->n21->…->n2n->……；

③n11->…->nm1->nm2->…->n12->……；

④nm1->…->n11->n12->…->nm2->……；

等，不失一般性，本實(shí)例中均以第①種路徑為例。

移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測區(qū)域中作均速直線運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)在監(jiān)測區(qū)域外完成)，速度為v，則可估計(jì)出移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)到達(dá)各子區(qū)域時(shí)間。根據(jù)預(yù)設(shè)的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)路徑以及在各子區(qū)域的遍歷時(shí)間，為各子區(qū)域感知節(jié)點(diǎn)分配數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片。子區(qū)域nmn的時(shí)間片起始時(shí)間tbmn計(jì)算如下：

其中tt為從n1n到n2n的轉(zhuǎn)向時(shí)間。

則子區(qū)域nmn的時(shí)間片的結(jié)束時(shí)間temn計(jì)算如下：

二、網(wǎng)絡(luò)模型與子區(qū)域大小確定

區(qū)別與傳統(tǒng)sink節(jié)點(diǎn)固定的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際的收集過程中，移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)遍歷各子區(qū)域，感知節(jié)點(diǎn)直接與sink節(jié)點(diǎn)通信，或經(jīng)由其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)信息回傳上報(bào)。由于感知節(jié)點(diǎn)部署于地下或地表，因此無線信號的傳播會(huì)受到作物遮擋的影響而產(chǎn)生衰減、多徑等效應(yīng)，進(jìn)而影響節(jié)點(diǎn)的感知半徑。本發(fā)明采用的信道模型如下：

pr＝pt-pl,

其中pr為接收端信號功率，pt為發(fā)射端信號功率，pl為信道的路徑損耗。又有

pl＝a+10nlogd+x,

其中對于某既定頻率的電磁波信號為一常數(shù)為固定常數(shù)，n為環(huán)境關(guān)聯(lián)衰減系數(shù)，d為收發(fā)節(jié)點(diǎn)間距離，x為受多徑傳播等多尺度效應(yīng)影響形成的隨機(jī)變量因子。

定義為模型的距離閾值，若d小于dcrossover，則n取值在2-4之間，若d大于dcrossover，則n取值大于4，εf和εm為兩種模型中的功率放大的能量系數(shù)。為保證網(wǎng)絡(luò)采集的較高能耗效率，當(dāng)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)遍歷經(jīng)過某子區(qū)域時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)均可通過一跳向其傳輸數(shù)據(jù)，則需要滿足:

特殊地，本實(shí)施例中選擇

三、子區(qū)域節(jié)點(diǎn)接入

當(dāng)移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)入某子區(qū)域nmn時(shí)，區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)按預(yù)設(shè)的時(shí)間片喚醒，與sink節(jié)點(diǎn)建立連接關(guān)系并進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)，上報(bào)的數(shù)據(jù)中還包括節(jié)點(diǎn)當(dāng)前輪的剩余能量值。

以子區(qū)域nmn垂直于sink節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的中心線為界，將子區(qū)域nmn劃分為a、b兩部分，a－>b的方向?yàn)橐苿?dòng)sink節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。根據(jù)信道模型可知，節(jié)點(diǎn)的感知通信半徑應(yīng)為一邊緣不規(guī)則的圓形區(qū)域，如圖3所示，在tbmn時(shí)刻，移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)剛剛進(jìn)入子區(qū)域nmn時(shí)，此時(shí)子區(qū)域內(nèi)b部分的節(jié)點(diǎn)并不全部處于移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的感知通信范圍之內(nèi)，同理，當(dāng)temn時(shí)刻sink節(jié)點(diǎn)離開子區(qū)域時(shí)，a部分的節(jié)點(diǎn)也不全部處于sink節(jié)點(diǎn)的感知范圍內(nèi)。設(shè)tmmn時(shí)刻為tbmn與temn的中間時(shí)刻。對于子區(qū)域nmn內(nèi)感知節(jié)點(diǎn)有，處于a部分的節(jié)點(diǎn)，在tbmn時(shí)刻喚醒，tmmn時(shí)刻休眠，其間進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳工作。相對的，處于b部分的節(jié)點(diǎn)，在tmmn時(shí)刻喚醒，temn時(shí)刻休眠，其間進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳工作，如圖4所示。

在子區(qū)域內(nèi)，移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)按如下策略進(jìn)行感知節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)收集：

①移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送接入廣播消息brc_connect；

②節(jié)點(diǎn)收到brc_connect廣播消息，向sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送接入請求消息req_connect；

③sink節(jié)點(diǎn)收到感知節(jié)點(diǎn)的接入請求消息發(fā)送，則發(fā)送連接建立消息msg_connect，msg_connect消息中包含目標(biāo)感知節(jié)點(diǎn)的id號信息，隨后建立連接并接收數(shù)據(jù)；

若同時(shí)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)向sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送連接請求，則sink節(jié)點(diǎn)優(yōu)先選擇承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)功能的感知節(jié)點(diǎn)。其次，按感知節(jié)點(diǎn)到子區(qū)域中心點(diǎn)之間的距離排序，若為a部分則距離大的感知節(jié)點(diǎn)優(yōu)先接入，若為b部分則距離小的感知節(jié)點(diǎn)優(yōu)先接入。

④若收到sink節(jié)點(diǎn)msg_connect消息中id號與本節(jié)點(diǎn)id號不匹配的的感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)入短休眠模式，并以指數(shù)回退方式?jīng)Q定重新喚醒時(shí)間，然后重新發(fā)送接入請求消息。短休眠的重新喚醒時(shí)間還在當(dāng)前部分的分配時(shí)間片內(nèi)。

⑤已完成數(shù)據(jù)上傳的感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠模式，等待下一輪數(shù)據(jù)收集周期。

⑥移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)完成一次感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集后，若在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)未收到感知節(jié)點(diǎn)的接入請求消息，則轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)。移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)空閑時(shí)持續(xù)發(fā)送接入廣播消息brc_connect；

四、數(shù)據(jù)緩存與中轉(zhuǎn)抗擾方法

由于農(nóng)田復(fù)雜環(huán)境造成的概率信道，以及sink節(jié)點(diǎn)的持續(xù)移動(dòng)，可能造成在消息發(fā)送或是數(shù)據(jù)上傳過程中sink節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)感知節(jié)點(diǎn)處于不可通信的狀態(tài)，對正常通信與數(shù)據(jù)上傳造成干擾，從而影響環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)收集的可靠性。為此，本發(fā)明提出一種數(shù)據(jù)收集抗擾方法。

在上述節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)收集流程中，若某感知節(jié)點(diǎn)完成向sink節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)上報(bào)，則根據(jù)情況不同進(jìn)行如下處理：

①若始終未收到sink節(jié)點(diǎn)的接入廣播消息brc_connect，則在其對應(yīng)時(shí)間片結(jié)束時(shí)，緩存當(dāng)前未上傳數(shù)據(jù)，置未上傳數(shù)據(jù)標(biāo)志位為1，轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

②若曾收到sink節(jié)點(diǎn)的接入廣播消息brc_connect，且發(fā)出接入請求消息req_connect，但在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)未收到任何連接建立消息msg_connect的節(jié)點(diǎn)，或是在之前收到過包含其他節(jié)點(diǎn)id信息的連接建立消息msg_connect，在短休眠后重發(fā)接入請求消息req_connect，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)未收到任何接建立消息msg_connect的節(jié)點(diǎn)，在接入請求消息發(fā)出后的預(yù)設(shè)時(shí)間后，重發(fā)請求消息，若仍無收到任何連接建立消息msg_connect，則直接緩存當(dāng)前未上傳數(shù)據(jù)，置未上傳數(shù)據(jù)標(biāo)志位為1，然后轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

③若節(jié)點(diǎn)已收到id信息匹配的連接建立消息msg_connect，之后出現(xiàn)了數(shù)據(jù)發(fā)送失敗問題，則進(jìn)行一次重連與數(shù)據(jù)重發(fā)，若仍失敗，則緩存當(dāng)前未上傳數(shù)據(jù)，置未上傳數(shù)據(jù)標(biāo)志位為1，然后轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。

④對于所有未上傳數(shù)據(jù)標(biāo)志位為1的節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)在其轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間片喚醒，如對于子區(qū)域nmn內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，子區(qū)域n(m+1)n的所屬時(shí)間片則是其轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間片。

⑤sink節(jié)點(diǎn)將未完成數(shù)據(jù)上傳的感知節(jié)點(diǎn)歸入未完成節(jié)點(diǎn)集。假設(shè)子區(qū)域nmn內(nèi)的節(jié)點(diǎn)ci未完成數(shù)據(jù)上傳，則sink節(jié)點(diǎn)在從子區(qū)域nmn離開時(shí)將其歸入未完成節(jié)點(diǎn)集。當(dāng)sink節(jié)點(diǎn)即將進(jìn)入子區(qū)域n(m+1)n時(shí)，在未完成節(jié)點(diǎn)集中查找是否有屬于子區(qū)域nmn的未完成節(jié)點(diǎn)。此時(shí)，若有ci屬于未完成節(jié)點(diǎn)集，則由sink節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則在子區(qū)域n(m+1)n中找到節(jié)點(diǎn)cj作為ci的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，并在對區(qū)域n(m+1)n區(qū)域節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播的消息brc_connect中加入轉(zhuǎn)發(fā)指派信息。

sink節(jié)點(diǎn)在子區(qū)域n(m+1)n中選擇中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的規(guī)則如下：sink節(jié)點(diǎn)根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置信息計(jì)算子區(qū)域n(m+1)n中節(jié)點(diǎn)cj到節(jié)點(diǎn)ci的距離dij,并根據(jù)信道模型對其進(jìn)行修正，再綜合考慮中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的剩余能量水平，計(jì)算中轉(zhuǎn)參數(shù)：

其中ptij為中轉(zhuǎn)參數(shù)，erj為節(jié)點(diǎn)cj的剩余能量，n為信道衰減因子，e(x)為信道模型中隨機(jī)變量部分的期望。

選擇子區(qū)域n(m+1)n中中轉(zhuǎn)參數(shù)ptij最高的節(jié)點(diǎn)cj作為節(jié)點(diǎn)ci的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，示意圖如圖5所示。

⑦節(jié)點(diǎn)cj接收到包含sink節(jié)點(diǎn)發(fā)來的包含轉(zhuǎn)發(fā)指派信息的brc_connect消息，則先與節(jié)點(diǎn)ci建立連接，接收并緩存節(jié)點(diǎn)ci的上報(bào)數(shù)據(jù)。

⑧當(dāng)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)ci成功將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)ci，則清除節(jié)點(diǎn)ci的未上傳標(biāo)志位。

⑨本輪結(jié)束數(shù)據(jù)收集結(jié)束時(shí)，若最后一行區(qū)域中存在節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)未上傳情況，則反方向重復(fù)最后一行區(qū)域的遍歷路徑，最后一行區(qū)域節(jié)點(diǎn)不選擇中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)。

上述流程完成后，若仍有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)未上傳，則記其數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)加1，若有數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)不為0的節(jié)點(diǎn)，此次完成了數(shù)據(jù)收集，則將該次數(shù)復(fù)位為0。若某節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值，則在該節(jié)點(diǎn)附近增加地面節(jié)點(diǎn)用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，地面節(jié)點(diǎn)的位置由預(yù)設(shè)方法決定。最大次數(shù)預(yù)設(shè)值由節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存能力決定。特殊地，本實(shí)施例中地面轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的位置位于該節(jié)點(diǎn)在地面投影與該區(qū)域中心位置連線的中點(diǎn)處。

本發(fā)明該具體實(shí)施例包含至少如下技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。

1.根據(jù)地下節(jié)點(diǎn)與農(nóng)業(yè)機(jī)械的三維采集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

針對大規(guī)模農(nóng)田農(nóng)機(jī)化作業(yè)的基本需求與特點(diǎn)，采用地下無傳感器網(wǎng)絡(luò)感知節(jié)點(diǎn)的部署方式與部署在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的sink節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建三維采集網(wǎng)絡(luò)是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)之一。感知節(jié)點(diǎn)的地下部署方式方便與農(nóng)機(jī)作業(yè)相結(jié)合，而將sink節(jié)點(diǎn)固定于農(nóng)業(yè)機(jī)械上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集形成智能農(nóng)機(jī)裝備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，更加提高了農(nóng)機(jī)作業(yè)的信息化程度與效率。當(dāng)某區(qū)域信號衰減過大時(shí)，采用增加地面節(jié)點(diǎn)的方式保證數(shù)據(jù)的正常準(zhǔn)確收集。

2.根據(jù)概率信道模型的網(wǎng)絡(luò)子區(qū)域劃分與中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選擇。

農(nóng)田環(huán)境下無線信號由作物遮擋、反射形成無數(shù)的不可分辨多徑，多徑衰落信道造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)感知半徑的不規(guī)則概率分布，如何針對概率信道模型下的農(nóng)田監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效數(shù)據(jù)收集是有待解決的問題。根據(jù)概率信道模型參數(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械的一般運(yùn)行軌跡，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)子區(qū)域劃分，以提高概率信道模型下的數(shù)據(jù)收集效率是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

由于信道環(huán)境出現(xiàn)擾動(dòng)、sink節(jié)點(diǎn)移出節(jié)點(diǎn)通信范圍等條件下出現(xiàn)的數(shù)據(jù)上報(bào)不成功問題，選擇對應(yīng)區(qū)域節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，在中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選擇上，綜合考慮轉(zhuǎn)發(fā)能耗(距離)、中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)剩余能量、信道模型等因素，提高中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)效率也是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

3.緊時(shí)延約束的節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。

由于農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)路徑、作業(yè)速度的相對固定性，使得傳統(tǒng)移動(dòng)sink路徑規(guī)劃方法并不適用于結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械的移動(dòng)sink數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。而農(nóng)業(yè)機(jī)械以較快恒定速度掠過農(nóng)田監(jiān)測區(qū)域，造成部分邊緣節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)與上報(bào)數(shù)據(jù)的時(shí)間約束要求嚴(yán)格，而因?yàn)樾诺赖母怕市耘csink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性也易造成網(wǎng)絡(luò)接入與數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_。因此，通過概率信道模型進(jìn)行子區(qū)域與時(shí)間片劃分、針對干擾節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存與中繼轉(zhuǎn)發(fā)等方面實(shí)現(xiàn)面向緊時(shí)延約束條件下的節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法也是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

本發(fā)明該具體實(shí)施例，提出一種農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾方法，具有如下有益效果。

解決農(nóng)田復(fù)雜多徑信道條件移動(dòng)sink路徑與速度受限的條件下，節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)傳輸存在干擾與不確定性等問題。本發(fā)明相對于傳統(tǒng)的根據(jù)移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集協(xié)議，在移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集移動(dòng)路徑長度受限的情況下，采用以數(shù)據(jù)為中心的路徑預(yù)設(shè)，并結(jié)合節(jié)點(diǎn)不規(guī)則感知模型對移動(dòng)sink的路徑進(jìn)行訓(xùn)練，能夠有效降低移動(dòng)sink的遍歷時(shí)間與路徑選擇算法的收斂時(shí)間。通過節(jié)點(diǎn)不規(guī)則感知模型的引入，本發(fā)明在考慮網(wǎng)絡(luò)能耗的同時(shí)，還將網(wǎng)絡(luò)連通概率性能以及網(wǎng)絡(luò)采集時(shí)延等參數(shù)作為優(yōu)化目標(biāo)，提高了移動(dòng)sink無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集效率與穩(wěn)定性。

同時(shí)，由于概率感知以及sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，造成移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)對rp節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的緊時(shí)間約束。本發(fā)明提供了緊時(shí)間約束下移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)路徑優(yōu)化方法。在考慮移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)掠過rp節(jié)點(diǎn)感知覆蓋范圍邊緣時(shí)的時(shí)間約束，且結(jié)合感知概率問題，對移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)路徑進(jìn)行微調(diào)優(yōu)化，保證移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集方法在農(nóng)田復(fù)雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)穩(wěn)定采集與傳輸。為農(nóng)田多徑信道概率感知條件下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集提供有效理論與技術(shù)手段。

如圖6，示出本發(fā)明另一個(gè)具體實(shí)施例中一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)總體框架示意圖。整體上，包括：

移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)a1，部署于農(nóng)業(yè)機(jī)械上(拖拉機(jī)、收割機(jī)、播種機(jī)等)，農(nóng)業(yè)機(jī)械按照正常作業(yè)路徑在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè)；

地面感知節(jié)點(diǎn)a2，用于輔助網(wǎng)絡(luò)的連通與數(shù)據(jù)收集；

地下感知節(jié)點(diǎn)a2’，部署于地下的感知節(jié)點(diǎn)用于數(shù)據(jù)感知采集；

監(jiān)測區(qū)域劃分模塊a3，用于根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型對所述目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化分割；

時(shí)延約束確定模塊a4，用于根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度，以及所述網(wǎng)格劃分結(jié)果，確定所述移動(dòng)sink數(shù)據(jù)收集的時(shí)延約束；

節(jié)點(diǎn)接入與抗擾控制模塊a5，用于控制所述sink節(jié)點(diǎn)按預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度遍歷所述網(wǎng)格化目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)網(wǎng)格區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則進(jìn)行節(jié)點(diǎn)接入與數(shù)據(jù)上傳據(jù)。

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，所述檢測區(qū)域劃分模塊還用于：

根據(jù)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境概率信道模型，將所述目標(biāo)區(qū)域劃分為長mda寬nda的矩形區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域包含n×m個(gè)邊長為da的正方形子區(qū)域，其中n＞0，m＞0；

子區(qū)域劃分后，若監(jiān)測區(qū)域邊緣出現(xiàn)不滿足正方形條件的區(qū)域，將所述區(qū)域補(bǔ)齊為邊長為da的正方形。

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，所述節(jié)點(diǎn)接入與抗擾控制模塊還用于：

為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)設(shè)定遍歷目標(biāo)區(qū)域的預(yù)設(shè)路徑，所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在目標(biāo)區(qū)域中作均速直線運(yùn)動(dòng)，其速度由搭載其的農(nóng)機(jī)裝備決定；

根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的預(yù)設(shè)路徑和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度，計(jì)算所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在各子區(qū)域的遍歷時(shí)間；根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在各子區(qū)域的遍歷時(shí)間，為所述各子區(qū)域中各感知節(jié)點(diǎn)分配數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片；

所述子區(qū)域nmn的時(shí)間片起始時(shí)間tbmn計(jì)算如下，其中tt為從n1n到n2n的轉(zhuǎn)向時(shí)間：

則子區(qū)域nmn的時(shí)間片的結(jié)束時(shí)間temn計(jì)算如下：

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，所述節(jié)點(diǎn)接入與抗擾控制模塊還用于：各子區(qū)域編號為n11、n12、……n1n；n21、n22、……n2n；……；nm1、nm2、……nmn，則子區(qū)域共有m*n個(gè)；

所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)按以下規(guī)則中的一種遍歷所述網(wǎng)格化目標(biāo)區(qū)域：

n11->…->n1n->n2n->…->n21->……；

n1n->…->n11->n21->…->n2n->……；

n11->…->nm1->nm2->…->n12->……；

nm1->…->n11->n12->…->nm2->……。

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，所述da通過以下步驟確定：

根據(jù)所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)模型的功率放大能量系數(shù)，獲得所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)的通信距離閾值dcrossover：

其中εf和εm分別為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和所述感知節(jié)點(diǎn)模型的功率放大能量系數(shù)；

在確保所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)遍歷經(jīng)過任一子區(qū)域時(shí)該區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)均可通過一跳向所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的前提下，根據(jù)所述dcrossover確定所述da的值：

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，所述節(jié)點(diǎn)接入與抗擾控制模塊還用于：以各子區(qū)域垂直于所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方法的中心線為界，將當(dāng)前子區(qū)域劃分為a、b個(gè)部分；其中a為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)先到達(dá)的部分，b為所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)后到達(dá)的部分；

當(dāng)tbxy≤t≤tmxy時(shí)，所述a區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)激活、接入并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；

當(dāng)tmxy≤t≤texy時(shí)，所述b區(qū)域內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)激活、接入并進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；

其中，t為當(dāng)前時(shí)刻，tbxy為當(dāng)前子區(qū)域時(shí)間片的起始時(shí)刻，texy為當(dāng)前子區(qū)域時(shí)間片的結(jié)束時(shí)刻，tmxy＝(tbxy+texy)/2。

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，還包括補(bǔ)充上傳模塊，用于：

將未成功與所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳的感知節(jié)點(diǎn)ci放入未完成感知節(jié)點(diǎn)集；將未完成感知節(jié)點(diǎn)ci所屬子區(qū)域nxy的沿遍歷方向垂直方向上的下一行的相鄰子區(qū)域nop的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間片，設(shè)置為所述未完成感知節(jié)點(diǎn)ci的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間片；

所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入所述子區(qū)域nop時(shí)，確認(rèn)所述未完成感知節(jié)點(diǎn)集內(nèi)存在所述子區(qū)域nxy內(nèi)的未完成感知節(jié)點(diǎn)ci；

利用中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選取規(guī)則獲取所述子區(qū)域nop中的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)cj，通過所述cj完成所述ci中數(shù)據(jù)的獲取。

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，所述補(bǔ)充上傳模塊還用于：

根據(jù)所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)到所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)間的距離、所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)的剩余能量、信道衰減因子和所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)、所述移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)和感知節(jié)點(diǎn)的信道模型和各感知節(jié)點(diǎn)的信道模型中隨機(jī)變量部分的期望，計(jì)算于所述子區(qū)域nop中各感知節(jié)點(diǎn)的中轉(zhuǎn)參數(shù)：

其中ptij為中轉(zhuǎn)參數(shù)，erj為節(jié)點(diǎn)cj的剩余能量，n為信道衰減因子，e(x)為信道模型中隨機(jī)變量部分的期望；

選擇所述子區(qū)域nop中中轉(zhuǎn)參數(shù)值最高的感知節(jié)點(diǎn)作為所述ci的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)cj。

在本發(fā)另一個(gè)具體實(shí)施例中，一種緊時(shí)延約束的移動(dòng)sink節(jié)點(diǎn)接入與抗擾系統(tǒng)，所述補(bǔ)充上傳模塊還用于：

若有感知節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)未上傳，則將其數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)加1；

若有數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)大于0的感知節(jié)點(diǎn)完成了數(shù)據(jù)收集，則將該感知節(jié)點(diǎn)收集失敗最大次數(shù)復(fù)位為0；

若某節(jié)感知節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集失敗最大次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值，則在該節(jié)點(diǎn)附近增加地面感知節(jié)點(diǎn)用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，地面感知節(jié)點(diǎn)的位置由預(yù)設(shè)方法決定，最大次數(shù)預(yù)設(shè)值由節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)緩存能力決定；所述增加的地面感知節(jié)點(diǎn)位于該節(jié)點(diǎn)在地面投影與該區(qū)域中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)處。

最后，本申請的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。