一種協作多點工控采集數據傳輸方法技術

在本發明專利技術提供的協作多點工控采集數據傳輸方法中，首先，工控采集節點通過綜合考慮節點剩余能量及其局部拓撲關系選擇組匯聚節點，從而對網絡進行分匯聚組；然后，利用貪心算法在組匯聚節點集合中構造一條遍歷所有組匯聚節點的組匯聚節點遍歷鏈，并選擇一個通信代價值最小的組匯聚節點作為鏈頭節點與基地臺直接通信，鏈兩端組匯聚節點將數據沿鏈傳輸到鏈頭節點，從而建立了多跳的數據傳輸路徑；最后，工控采集節點把采集的數據傳輸到基地臺。與現有方法相比，本發明專利技術考慮了節點的局部拓撲結構，并建立了多跳的數據傳輸路徑，從而有效提高了網絡的能耗效率，實現了工控采集節點能量的均衡消耗，延長了網絡生命周期。

【技術實現步驟摘要】

【技術保護點】
一種協作多點工控采集數據傳輸方法，其包括以下步驟：S1、工控采集網絡中的n個工控采集節點Ci同時啟動其內置的計時器T1，i＝1，2，3，......，n，在通信半徑r內廣播自身的剩余能量消息，接收各相鄰工控采集節點Cj發送的剩余能量消息并保存在自身內置的相鄰節點表中，j＝1，2，3，......，m，且m＜n；根據工控采集節點能量損耗模型計算自身發送和接收能量剩余消息后的當前剩余能量E1,i，并用E1,i更新其內置剩余能量表中的初始剩余能量E0,i；S2、所述各工控采集節點Ci根據當前相鄰節點表中所有相鄰工控采集節點Cj的初始剩余能量E0,j，計算相鄰工控采集節點Cj的平均剩余能量Eai：S3、所述各工控采集節點Ci啟動其內置的組匯聚節點選擇持續時間計時器T2，并根據下式設置其組匯聚節點表明消息的限時計時器ti，ti=p×T2×EaiE0,i,]]>式中，p是一個隨機均勻分布在(0.9，1)之間的實數值；S4、所述各工控采集節點Ci在其限時計時器ti計時到時之前，查詢是否收到所述相鄰工控采集節點Cj的組匯聚節點表明消息：若所述工控采集節點Ci收到一個相鄰工控采集節點Cj的組匯聚節點表明消息，則選擇發出該組匯聚節點表明消息的相鄰工控采集節點Cj為自己的組匯聚節點并向該組匯聚節點發送加入匯聚組消息，根據工控采集節點能量損耗模型計算自身接收組匯聚節點表明消息和發送加入匯聚組消息后的當前剩余能量E2,i，并用E2,i更新其內置剩余能量表中的剩余能量E1,i；若所述工控采集節點Ci收到k個相鄰工控采集節點Cj的組匯聚節點表明消息，1＜k≤m，則將這k個相鄰工控采集節點Cj作為候選組匯聚節點Cc，c＝1，...，k，并根據以下公式計算：上式中，COSTc為工控采集節點Ci到候選組匯聚節點Cc的通信代價，d(Ci，Cc)是工控采集節點Ci到候選組匯聚節點Cc的通信距離，d(Cc，BS)是候選組匯聚節點Cc到基地臺BS的距離，是調節d(Ci，Cc)與d(Cc，BS)之間權重的參數且選定具有最小通信代價Min(COSTc)的候選組匯聚節點Cc為本工控采集節點Ci的組匯聚節點并向該組匯聚節點發送加入匯聚組消息，根據工控采集節點能量損耗模型計算自身接收多條組匯聚節點表明消息和發送加入匯聚組消息后的當前剩余能量E2,i，并用E2,i更新其內置剩余能量表中的剩余能量E1,i；若所述工控采集節點Ci在其限時計時器ti計時到沒有收到任何組匯聚節點表明消息，則在通信半徑r內廣播組匯聚節點表明消息，然后接收z個相鄰工控采集節點Cj發送的加入匯聚組消息，z≤m，根據工控采集節點能量損耗模型計算自身廣播組匯聚節點表明消息和接收z條加入匯聚組消息后的當前剩余能量E2,i并用E2,i更新E1,i；S5、當已成為組匯聚節點的工控采集節點Ci或Cj或Cc設置的組匯聚節點選擇持續時間計時器T2計時到，該工控采集節點Ci或Cj或Cc調整發射功率，向基地臺BS報告其成為組匯聚節點消息，基地臺BS據此計算組匯聚節點數量y，并將各組匯聚節點標記為CHq且q＝1，......，y且y＜n，各組匯聚節點CHq名下的匯聚組成員標記為Memqx，x＝1，......，ω，且ω＜n，隨即，當選為組匯聚節點的工控采集節點Ci或Cj或Cc根據工控采集節點能量損耗模型計算自身向基地臺BS報告成為組匯聚節點消息后的當前剩余能量E3,i，并用E3,i更新其內置剩余能量表中的剩余能量E2,i；而未當選組匯聚節點的各工控采集節點Ci或Cc則令E3,i＝E2,i；S6、所述基地臺BS從組匯聚節點集合CHq中選擇距基地臺BS最遠的一個組匯聚節點CHs作為組匯聚節點遍歷鏈中的第一個節點，然后利用貪心算法找到離所述組匯聚節點CHs最近的相鄰組匯聚節點CHt作為所述組匯聚節點遍歷鏈中的第二個節點，以此類推，繼續從未訪問過的組匯聚節點中找到離所述相鄰組匯聚節點CHt最近的相鄰組匯聚節點作為組匯聚節點遍歷鏈中的第三個節點，直至遍歷組匯聚節點集合CHq中的全部組匯聚節點而生成一條組匯聚節點遍歷鏈；S7、所述基地臺BS根據下式計算所述各組匯聚節點CHq到基地臺BS的能量權值Wq：Wq=E3,CHqd(CHq,BS),]]>且q＝1，......，y式中，E3,CHq為組匯聚節點CHq的當前剩余能量，將具有最大能量權值的組匯聚節點CHu作為與基地臺BS直接通信的鏈頭節點；隨即，基地臺BS向各組匯聚節點CHq廣播組成組匯聚節點遍歷鏈和鏈頭節點消息，同時，向全體工控采集節點Ci廣播數據傳輸指令；S8、所述各組匯聚節點CHq接收組成組匯聚節點遍歷鏈和鏈頭節點消息以及數據傳輸指令，并根據工控采集節點能量損耗模型計算自身組成組匯聚節點遍歷鏈和鏈頭節點消息以及數據傳輸指令后的當前剩余能量E4,i，并用E4,i更新...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭陽斌，經鋒，郭陽勇，李曉龍，劉小平，
申請(專利權)人：成都聯星微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51