设置的。针对能量较小或需要被支援的节点设 置了沉睡态，处于该状态的节点比处于休眠态节点的休眠时间稍长一些。这五种状态详细 介绍如下： (1)空闲态 处于空闲态的节点用于监听网络中是否有数据需要进行处理。若有数据需要处理，节 点进入活动态，并对数据进行接收、发送、融合等处理工作；否则，该节点仍然保持空闲态。
[0016] (2)数据处理态 节点主要是对数据进行处理，包括接收邻居节点发来的数据、向邻居节点发送数据、对 数据进行融合、压缩等工作。同时，在该状态下，对邻居节点的信息进行统计工作：邻居节点 的ID、剩余能量和邻居节点的状态等。
[0017] (3)预休眠态 节点进入休眠态之前先向邻居节点发送预休眠消息，同时监听邻居节点是否向该节点 发送预休眠消息，若在设定的避让时间内未收到其邻居节点发来的预休眠消息，该节点关 闭通信模块进入节约能量的休眠状态，设定该状态的目的是为了避免该节点与邻居节点同 时进行休眠状态造成覆盖空洞。
[0018] (4)休眠态 处于休眠状态的节点关闭通信模块，待预设的休眠时间到后打开通信模块。
[0019] (5)沉睡态 沉睡态的节点与休眠态的节点类似，不同在于沉睡时间比休眠时间稍长。
[0020] 本发明采用分轮方式首先对节点剩余能量进行检查。节点发送一个广播消息，根 据收到消息的情况来判断邻居节点的个数或距离等信息来计算自身的冗余覆盖率；同时得 知邻居节点的状态、能量、冗余覆盖率等情况；然后根据自身的能量状况及冗余覆盖率节点 进入相应的状态。下面对邻居发现阶段、覆盖冗余判别阶段、节点求救阶段和节点状态转换 阶段详细介绍如下： (1)邻居发现阶段 邻居发现阶段主要采集该节点的邻居节点的个数或本节点到邻居节点的距离信息。任 意节点5；.的邻居节点是指与该节点的距离小于2r的所有空闲或活动节点集合#(5；.) = { &| 7(5；.，0<2r}，其中7(5；.，0表示节点5；.与&之间的欧氏距离。
[0021] 邻居发现阶段的步骤为：1)节点5；.发送广播消息；2)接收邻居节点的回复信 息；3)统计邻居节点个数或距离信息。
[0022] (2)覆盖冗余判别阶段 覆盖冗余判别阶段是为判断节点是否是覆盖冗余节点进行服务的，提供节点覆盖冗余 计算方法；该阶段分为两种情况：第一种情况是两节点间的距离大于感知半径小于通信半 径，即K冰5；，Q〈2r，即图1、图2所示情况。第二种情况是两节点间的距离小于感知半径， 即冰5；，Q〈r，即图3、图4所示情况。对两种情况详细描述以下： 情况1 :两节点间的距离大于感知半径小于通信半径，即K冰5；，Q〈2r。
[0023] 图1中假设有两个感知半径均为r的节点5；和&节点5；、$的坐标分别记为（4， 乃）、U2，为），^5；，它们的覆盖范围分别为CJPC2，两个节点的感知范围相交于A、B 两点；线段AB是线段的垂直平分线。线段与线段5；A的夹角设为a,以节点5；为 坐标原点，线段5；$与4由(黑色虚线部分）的夹角记为图2中圆q与圆相交的弧记 为Z，弧Z上的点到坐标原点5；的距离记为弧Z上的点与4自的夹角设为9。
[0024] 夹角〇可表示为：
【主权项】
1. 一种无线传感器网络中节点调度覆盖空洞的避免方法，其特征在于：包括w下步 骤： (1) 、设节点的初始态为空闲态，首先判断该节点是否有数据包需要处理：如果有数据 需要处理，则节点进入活动态，处理数据后进入步骤（2);若无数据包需要处理，则进入步骤 (2)； (2) 、计算该节点被邻居节点覆盖的覆盖兀余率《，进入步骤（3); (3) 、判断该节点当前剩余能量值与是否大于设定的能量阔值若是，则进入步 骤（4);若否，则进入步骤（6); (4) 、判断该节点是否符合休眠条件：若该节点符合休眠条件，则该节点向邻居节点发 送预休眠消息，进入预休眠状态，同时启动一个延迟计时器进入步骤（5);若不符合 休眠条件，返回步骤（1); (5) 、该节点如果在内收到邻居节点发送的预休眠消息，返回步骤（1);如果在 内未收到预休眠消息，节点进入休眠状态，休眠时间&结束后返回步骤（1); (6) 、判断该节点是否符合沉睡条件；若节点符合沉睡条件，则进入沉睡状态，沉睡时间 心。结束，返回步骤（1);若不符合沉睡条件，则向邻居节点发出求救消息等待支援，进 入步骤（7); (7) 、判断该节点是否收到邻居节点的求救消息：若收到邻居节点的求救消息，并把求 救节点发来的信息存放到邻居列表中，并从邻居列表中选择方与最小的节点作为该节点的 求救节点，并进入沉睡状态，沉睡时间结束，返回步骤（1);若没收到邻居节点的求 救消息，进入步骤（8); (8) 、判断节点的当前能量值与是否等于0 ;若当前能量值与不等于0,则返回步骤（1); 若当前能量值与等于0,本节点的调度过程结束； (9) 、返回步骤（1)，进行其它节点的调度过程。
2. 根据权利要求1所述的无线传感器网络中节点调度覆盖空洞的避免方法，其特征在 于：所述的步骤（7)的收到求救消息的流程具体如下： 步骤1 ;判断节点是否收到求救消息：若节点没有收到求救消息，返回继续判断；若节 点收到求救消息，求出节点离求救节点之间的距离，记为^/，进入步骤2 ; 步骤2 ;估算节点进行救援后剩余的能量值，记为&，进入步骤3 ; 步骤3;判断节点剩余能量值&是否大于阔值Aa:若节点剩余能量值&小于阔值Ay 返回步骤1 ;若节点剩余能量值&大于阔值Ay进入步骤4 ; 步骤4 ;求出方&的值，把节点的方与值发送给求救节点，并求救节点等待发出确认是 否支援；若收到求救节点发来的确认消息，则进行支援；若没有收到求救节点的确认消息， 返回步骤1。
3. 根据权利要求1所述的无线传感器网络中节点调度覆盖空洞的避免方法，其特征在 于：所述的步骤（2)中计算该节点被邻居节点覆盖的覆盖兀余率《=(节点被各个邻居节点 覆盖的面积之和）/节点本身面积。
4. 根据权利要求1所述的无线传感器网络中节点调度覆盖空洞的避免方法，其特征在 于：所述的步骤（4)中的休眠条件是；该节点的覆盖兀余率《是否大于或等于给定的阔值 《,&_。7。。。，若覆盖兀余率《大于或等于给定的阔值《,&_。^。。，则该节点符合休眠条件；若覆盖 兀余率《小于给定的阔值则该节点不符合休眠条件。
【专利摘要】本发明公开了一种用于无线传感器网络节点调度中覆盖空洞的避免方法，该方法在保证监测区域覆盖的前提下，根据节点的能量消耗情况，对节点状态进行合理分配：若剩余能量大于给定的阈值让其进入能量节约的休眠状态；若剩余能量小于给定的阈值，且该节点自身符合休眠条件，则该节点进入休眠时间更长的沉睡状态；若不符合休眠条件，则该节点向邻居节点发出求救信息，邻居节点进行自我检查是否符合支援条件进而对该节点进行支援。本发明主要用于解决节点调度机制中部分节点能量消耗过快，造成这些节点失效进而引起该节点所在区域的覆盖空洞问题，从而达到节约网络能量，有效延长整个网络的生存时间。
【IPC分类】H04W84-18, H04W52-02
【公开号】CN104540201
【申请号】CN201510056988
【发明人】凡高娟, 周福娜, 黄亚博, 刘原
【申请人】河南大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年2月4日