技术领域本发明是一种适用于移动群智感知网络(MobileCrowdSensingNetworks)的数据传输方案，该方案基于机会网络数据传输技术，运用基于阿基米德螺线布置的静态节点，优化信息传输的覆盖范围，以提高节点间的接触概率，从而有效实现信息传递成功率的稳定和提高，并降低网络数据传输开销。为群智感知网络数据的高效传输奠定基础，本技术属于物联网和传感网技术领域。
背景技术：
随着移动终端设备(例如：智能手机、可穿戴设备以及智能汽车)的快速发展，这些设备的通信能力和计算能力也显著增加。人们可以通过这些设备完成更加复杂的任务。然而，在大多数情况下人们只是利用这些设备接收信息或者互相交流，这只是这些移动设备强大功能中的很小部分。研究者开始研究如何充分利用移动终端的功能，避免浪费资源，从而诞生一种新型的数据感知欲传输模式，即群智感知，这是一种利用携带智能设备的移动人群进行数据感知和传输的一种方案。由于群智感知可以在不利用公共资源(例如：基础通信网络)的情况下通过携带智能设备的普通人群以解决大规模移动感知的问题(即通过机会网络进行感知)，其开始得到广泛的关注，数据传输作为感知的重要组成部分，尤为受到重要。群智感知中的数据传输有两类方案：一种是利用已有的基础通信网络进行数据传输；一种是利用智能设备本身的WiFi和蓝牙功能实现智能设备之间的直接通信。然而如何通过智能设备直接进行高效节能的数据通信是一个值得关注的主要问题。利用智能设备直接进行通信的理论和技术还不成熟，与传统无线传感器网络相比，还面临一些挑战，主要包括：(1)间断连通性问题，连通性问题是保重信息成功传输的重要方面，然而群智感知网络中的节点都是随机移动的，节点与节点之间很难建立稳定的连接，因此如何在节点之间建立相对稳定的连接是信息传输的关键问题。(2)能量有限问题，由于网络中的节点都是个人携带的智能设备，对应设备的能量有限，如何降低信息传输的能耗至关重要。(3)传输延迟问题，由于群智感知网络中节点之间的连接是间断性的，很难保证实时传输信息，如何有效降低传输延迟，保证信息及时有效地进行传递就成为当前研究的一个重点。本发明的意义在于：设计了一种基于阿基米德螺线的静态节点布置方法，为节点间建立相对稳定的连接以及降低能耗提高数据传输的成功率提供基础网络设施。
技术实现要素：
技术问题：本发明的目的是设计一种基于阿基米德螺线的静态节点布置方法，以实现高效节能的数据传输。方案采用协同处理方式，通过研究群智感知网络中节点的运动模型以设计静态节点的布置方法，解决群智感知网络中节点间断连通性、能量有限和传输延迟问题。通过使用本发明提出的方法可提高群智感知网络中数据传输的成功率，同时有效降低数据传输的开销。技术方案：本发明是群智感知网络环境下的一种高效节能的数据传输方法。基于协作式处理方法，构建基于阿基米德螺线的多个静态节点的联合作用，同时综合考虑传感节点之间的相关性、节点通信距离以及节点能量等因素，实现静态节点的最优布置。其中对于节点的通信距离以及节点能量等相关特性，我们采用均值的方法将网络内自有节点的通信距离和节点能量赋予静态节点；对于多个静态节点的联合作用，我们采用分层的方法，将静态节点置于阿基米德螺线的不同层次以更加均匀的分布节点提高通信覆盖范围，最终实现数据传输成功率的提高以及传输开销的降低。群智感知网络下该高效节能的数据传输方法，包含在以下具体步骤中：初始场景设置：步骤1)设置感知区域场景及传感器节点：设置需要采用群智感知方法进行数据传输的区域场景大小；初始化感知场景中传感器节点的数量、传感器节点的种类，部署位置坐标、通信半径、初始能量以及缓存大小；步骤2)设置阿基米德螺线：以感知区域中心点为起点布置阿基米德螺线，用于静态节点的布置；静态节点部署：步骤3)根据生成的阿基米德螺线中两条相邻曲线间的距离确定静态节点的通信范围，同时根据阿基米德螺线的曲线层数获得静态节点的部署数量；步骤4)基于步骤3)中得到的感知区域部署静态节点个数，运用阿基米德螺线分层的方法开始部署静态节点；节点坐标优化：步骤5)调整阿基米德螺线每层上静态节点的坐标，在步骤4)的结果基础上保证每两个静态节点之间的距离不小于它们的通信范围之和，调整各层静态节点位置以满足条件；数据传输：步骤6)群智感知网络中产生消息的节点遇到其它节点时进行判断，如果满足以下条件之一就将消息复本传给该节点：1、该节点是目的节点；2、该节点是静态节点；3、该节点遇到过静态节点；步骤7)带有消息副本的节点遇到其他节点时，重复步骤6)的操作。至此，实现了通过在网络中根据阿基米德螺线布置静态节点进行数据传输的过程。以上步骤中所涉及的一些关键操作定义如下：阿基米德螺线的布置：在本发明中，阿基米德螺线被用来部署静态节点以保证网络传输的稳定性、传输成功率以及降低传输开销。阿基米德螺线描述如图1所示。标准的阿基米德螺线极坐标方程如下：ρ＝a+bθ(1)为了更加方便，我们以感知区域的中心点作为极点，公式(1)的方程就可以简化成：ρ＝bθ(2)其中ρ表示端节点和极点之间的距离，θ表示旋转过的角度，b是阿基米德螺线的系数表示没旋转一度时极径的增加量。因此，b控制着阿基米德螺线中相邻两条曲线的距离，并且这个距离永远等于2bπ。为使得群智感知网络中的数据能够更好传输，我们将按照如下公式设置阿基米德螺线的系数b：b=Σi=0NVi/N---(3)]]>其中Vi表示感知网络中各类节点的速度，N表示感知网络中节点的总数目，对应b表示为所有节点的平均速度。静态节点的通信范围设置：为了确保静态节点有一个合适的通信范围，我们要让静态节点的通信范围Rs大于2bπ即阿基米德螺线相邻曲线间的距离；同时，为减少数据传输的能量消耗，我们控制静态节点的最大通信范围不得超过4bπ。因此，静态节点的通信范围可以用如下公式表示：2bπ＜Rc＜4bπ(4)静态节点的坐标设置：为确保获得最大的通信覆盖率，相邻静态节点的距离必须大于两个节点的通信范围之和；用A和B分别表示不同的静态节点，A-B表示两个静态节点之间的距离，S表示两个静态节点的通信范围之和，可以用公式(5)描述任意两个静态节点之间的距离必须大于两者的通信范围之和：A-B＞S(5)同时为了能够将静态节点分布更加合理，我们将阿基米德螺线根据旋转角度θ分成不同的层次，第n层的范围就是[2(n-1),2nπ]。本发明在每一层部署一个静态节点，同一层有且仅有一个静态节点。静态节点的分层布置可以用公式(6)描述如下：Mi∈[2(i-1)πM+2nπ,2iπM+2nπ]s.t.i∈(1,M),n∈(0,+∞)---(6)]]>公式(6)中，Mi表示静态节点中的第i个节点，M表示静态节点的总数，n表示静态节点所在的阿基米德螺线的层数。整个阿基米德螺线上静态节点的布置过程如图1所示。有益效果：设计的面向群智感知网络的数据传输方案，对应方案有如下优点：1.方法简单、求解速度快本方案采用基于阿基米德螺线的静态节点布置方案，通过将阿基米德螺线分层布置静态节点的方式，具有运算速度快、计算复杂度小等优点，很好地解决了传统的机会网络数据传输算法效率低、计算繁杂、功耗大、负载大的缺点。2.可优化特性方案可以通过相关模型、条件及参数的调整以及与其他方法的结合使用，应用于更广泛的领域。同时方案的一些应用方法可以深度发掘，提高方案的全面性与实用性即方案在应用价值上具有很大的上升潜力。如：可将算法与概率路由算法等经典机会网络数据传输算法进行结合使用；综合考虑网络中节点的相关特性，将具有较高效益的节点也纳入到数据传输过程中来作为数据传输中间节点。3.方法简单易懂本方案采用基于阿基米德螺线的静态节点布置方案，通过相关公式将节点布置在以感知区域中心点为极点的阿基米德螺线上，具有思路较简单、容易理解等特点，很好地解决了其他的覆盖方案方法复杂难懂、过程繁琐的缺点。附图说明图1阿基米螺线静态节点布置示意图；图2是方案流程图。具体实施方式高效节能的面向群智感知网络的数据传输方案的核心设计思想为：将静态节点用于群智感知网络数据传输过程中，针对感知区域的中心点生成阿基米德螺线，并根据旋转角度将阿基米德螺线分成不同的层次，在阿基米德螺线的不同层上分别布置有且仅有一个静态节点，同时控制这些静态节点的通信范围不互相干扰以确保最大的通信覆盖率，感知区域中的其他节点通过和这些静态节点的信息交换实现数据传输过程，从而实现了高效节能的进行数据传输的目的。因此，方案通过设置初始场景，运用阿基米德螺线布置静态节点参与群智感知网络中的数据传输，实现群智感知区域中通信覆盖率的提高以及节点接触机会的增加，从而实现高效节能的进行数据传输，保证数据传输成功率的同时显著降低系统的开销。具体步骤包括：初始场景设置：步骤1)设置感知区域场景及传感器节点：设置需要采用群智感知方法进行数据传输的区域场景大小；初始化感知场景中传感器节点的数量、传感器节点的种类，布撒位置坐标、通信半径、初始能量以及缓存大小；步骤2)设置阿基米德螺线：以感知区域中心点为起点布置阿基米德螺线，用于静态节点的布置；静态节点部署：步骤3)根据生成的阿基米德螺线中两条相邻曲线间的距离确定静态节点的通信范围，同时根据阿基米德螺线的曲线层数获得静态节点的部署数目；步骤4)基于步骤3)中得到的感知区域部署的静态节点数目，运用阿基米德螺线分层的方法开始部署静态节点；静态节点坐标优化：步骤5)调整阿基米德螺线每层上静态节点的坐标，在步骤4)的结果基础上保证每两个静态节点之间的距离不小于它们的通信范围之和，调整各层静态节点位置以满足条件；数据传输：步骤6)群智感知网络中产生消息的节点遇到其他节点时进行判断，如果满足以下条件之一就将消息复本传给该节点：1、该节点是目的节点；2、该节点是静态节点；3、该节点遇到过静态节点；步骤7)带有消息副本的节点遇到其他节点时，重复步骤6)的操作。至此，实现了通过在网络中根据阿基米德螺线布置静态节点进行数据传输的过程。