【摘要】 本发明无线传感器网络的组网方法通过上位机触发集中器或簇头节点发送广播消息，并根据应答消息完成逐级组网。其中综合考虑了无线传感器网络节点的跳数、位置信息、剩余能量和外界环境等多个因素，通过等效距离来选举簇头节点和叶节点，并采用经典的二叉树结构来组网，更加科学的分配簇头节点和叶节点，有效地增大了单个节点能量的利用率，使节点可以保证在3年甚至更长时间内稳定工作，避免了整个网络因部分节点的过早失效而瘫痪。本发明的无线传感器网络系统上位机结构简单，配置方法灵活，开发者不需要深入了解无线协议，只需要在上位机上对无线传感器网络节点进行相应的网络配置便可以完成网络的构建与应用，组网方便灵活。 【专利类型】发明授权 【申请人】浙江大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号 【申请人地区】中国 【申请人城市】杭州市 【申请人区县】西湖区 【申请号】CN201210104498.7 【申请日】2012-04-11 【申请年份】2012 【公开公告号】CN102647472B 【公开公告日】2014-08-27 【公开公告年份】2014 【授权公告号】CN102647472B 【授权公告日】2014-08-27 【授权公告年份】2014.0 【IPC分类号】H04L29/08; H04W84/18 【发明人】戴华平; 王玉涛; 胡红亮; 王旭 【主权项内容】一种无线传感器网络的组网方法，所述无线传感器网络包括上位机，集中器节点和分布在网络中的至少一个无线传感器网络节点，所述集中器节点与各无线传感器网络节点用于通信的通道总数均为N个，两个节点间进行通信的通道须配置相同的通道ID，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始化，上位机建立位置信息数据库，上位机配置并开启集中器节点，设置共享通道，其他所有无线传感器网络节点设置后台扫描通道，所述后台扫描通道的通道ID设置为通配符，可以扫描接收任何通道发送的消息；步骤2、上位机触发集中器节点通过共享通道广播分组消息，各无线传感器网络节点通过后台扫描通道接收广播分组消息，并根据广播分组消息设置一应答通道与集中器节点共享通道建立通信，返回应答消息，集中器节点将应答消息传送到上位机，上位机根据应答消息，构建包括集中器节点，簇头节点和叶节点的一级网络；所述步骤2还包括步骤：步骤2.1、接收到广播分组消息的无线传感器网络节点根据分组标记判断接收到的消息是分组消息后，将消息中携带的跳数加1存储为本地跳数，且根据分组消息中的通道ID配置应答通道与集中器节点共享通道相连，然后回传应答消息，集中器节点将收到的应答消息发送给上位机；步骤2.2、上位机根据应答消息中的节点地址，从位置信息数据库中检索出各个节点的位置坐标，并计算出这些节点的中心位置，然后选取各节点到中心位置等效距离最近且剩余能量不小于能量阀值的M个节点作为簇头节点，其中M不大于N，所述接收到广播消息的其余无线传感器网络节点作为叶节点，选取离其距离较近的簇头节点作为父节点；步骤2.3、上位机为集中器节点及选举出的每个簇头节点和叶节点生成配置信息，并将配置信息发送给其对应节点；然后上位机触发集中器节点关闭共享通道，根据配置信息中分配好的通道ID配置M个通道与M个簇头节点对应；而各个簇头节点和叶节点收到对应消息后，关闭其后台扫描通道及应答通道，再根据配置信息中分配好的通道ID重新配置并开启各自通道，其中簇头节点配置上传通道直接与集中器节点通信，并保留X个通道作为构建下级网络用，X大于等于1，但小于N，其余通道配置为与叶节点通信；叶节点则配置上传通道与对应的簇头节点通信，集中器节点通过串行口与上位机通信；对应通信的通道，通道ID相同；步骤3、上位机判断是否所有无线传感器网络节点都组网完成，如果是则结束，否则进入下一步骤；步骤4、上位机触发上一步骤建立的各簇头节点构建下级网络，然后返回步骤3；除了已经组网的无线传感器网络节点外，其他无线传感器网络节点仍然是初始化状态，称上一步骤选举出的簇头节点为上级簇头节点，其他未组网的无线传感器网络节点为下级无线传感器网络节点，所述步骤4包括步骤：步骤4.1、上位机触发上级簇头节点设置保留的通道之一为共享通道，广播分组消息；步骤4.2、接收到广播分组消息的下级无线传感器网络节点将消息中携带的跳数加1存储为本地跳数，且根据分组消息中的通道ID配置一应答通道与上级簇头节点共享通道相连，然后通过上级簇头节点回传应答消息给上位机；若上级簇头节点没有收到任何应答消息，则该上级簇头节点发送消息给上位机，表示此条分簇路由路径结束，且标记该上级簇头节点为边界节点；步骤4.3、上位机暂存各个下级无线传感器网络节点的应答消息，并标记其在上级簇头节点的通信范围之内；然后遍历每一个上级簇头节点，重复上述步骤4.1，4.2，直至所有上级簇头节点都广播了分组消息，上位机接收应答消息完毕为止；步骤4.4、如果下级无线传感器网络节点在2个以上上级簇头节点的通信范围之内，则上位机重新标记该下级无线传感器网络节点在距离自己等效距离比较近的上级簇头节点的通信范围之内；步骤4.5、针对上级簇头节点的下级无线传感器网络节点集，上位机根据节点集中的各个下级无线传感器网络节点地址，从位置信息数据库中检索出各个下级无线传感器网络节点的位置坐标，并计算出这些节点的中心位置；然后选取各节点到中心位置等效距离最近且剩余能量不小于能量阀值的Y个节点作为下级簇头节点，且Y不大于X；所述接收到广播消息的其余下级无线传感器网络节点作为下级叶节点，选取离其距离较近的下级簇头节点作为父节点；步骤4.6、上位机为上级簇头节点及选举出的下级簇头节点和下级叶节点生成配置信息，并将配置信息发送给其对应节点；然后上位机触发上级簇头节点关闭共享通道，根据配置信息中分配好的通道ID配置Y个保留通道为下传通道与下级簇头节点通信；而各个下级簇头节点和下级叶节点收到对应消息后，关闭其后台扫描通道及应答通道，再根据配置信息中分配好的通道ID重新配置并开启各自通道，其中下级簇头节点配置上传通道与上级簇头节点通信，并保留X个通道作为构建下级网络用，其余通道配置为与下级叶节点通信；下级叶节点则配置上传通道与对应的下级簇头节点通信；对应通信的通道，通道ID相同；所述的等效距离为实际空间距离与阻挡物折算距离及余量折算距离之和，所述步骤3还包括步骤：组网结束后根据等效距离为各无线传感器网络节点选择满足通信的较低发射功率进行通信。 【当前权利人】浙江大学 【当前专利权人地址】浙江省杭州市西湖区浙大路38号 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12100000470095016Q 【引证次数】3.0 【他引次数】3.0 【家族引证次数】3.0 【家族被引证次数】32

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