无线传感器网络节点功率选择及高低功率工作的控制方法与流程

本发明涉及无线传感器网络节点的功率控制技术领域，特别涉及一种无线传感器网络节点功率选择及高低功率工作的控制方法。

背景技术：

无线传感器网络(wsn，wirelesssensornetworks)是由传感器节组成的网络系统，它是一个以无线通信为基础的多跳自组织网络，它监控某个区域内的各种环境信息，如温度、声音、压力等，通过合作的方式，无线传感器网络中的节点将收集到的数据传递给数据接收者，现代的无线传感器网络已经可以实现双向的通信，向上是数据的收集与传输，向下则是控制信息的传递。无线传感器网络的发展最初是营业于军事领域，比如战场监视等等。而如今，无线传感器网络已经普遍的应用到了工业和民用领域，比如工业过程的监控和控制，人体健康监测等等。

随着嵌入式芯片、微电子和无线电技术的发展，无线传感器网络中传感器节点的能力越来越智能。目前，传感节点普遍能够根据需要调整自己的无线发射功率，调整节点的无线发射功率可以实现很多以前不能完成的功能。无线传感器网络节点发射信号时，通常可以自由选择高功率策略或低功率策略；其中。1)当采用低功率策略时，可以有效的节约能源，研究表明，无线传感器网络中节点耗能的绝大部分用于数据的传输，也就是无线传输所需的能够，因此若是能够有效的降低无线的发射功率，就能够显著的减少节点的能耗。2)当采用高功率策略时，可以提升无线传输链路的信号质量，无线信号质量越高，物理层能够使用的调制解调模式越高极，越高极的调制解调模式，能够支持的无线传输数据率(带宽)越高。因此，通过增大无线发射功率，能够一定成都上起到提升数据传输速率的作用。现有技术中，针对于无线网络传感器网络节点的功率选择都是根据需求预先设定好的，并不能对无线网络传感器的功率进行自适应的调整，因此并不能使得无线网络传感器网络节点工作在最佳状态。

无线传感器网络节点要发射信号时，当无线传感器网络节点选择高功率时，会有比选择低功率时更强的信号强度，意味着同等情况下，高功率下的数据更多的会被信号接收所接收，而低功率下的数据则更有可能会被监听者所捕获。

但无线传感器网络节点无论采用高功率还是低功率发射信号，在存在监听者的情况下，都有可能存在保密率比较低甚至出现负数的情况，因此如何在存在监听者的情况下，保证无线传感器网络节点采用高功率和低功率发射信号时都能够使得信号接收者接收到有效的数据信号以及保证发射信号保密率的有效性成了目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种无线传感器网络节点功率选择方法，通过该方法能够使得无线传感器网络节点工作在最佳状态。

本发明的第二目的在于提供一种无线传感器网络节点高功率工作的控制方法，通过该控制方法可以使得无线传感器网络节点采用高功率发射信号时，信号接收者能够接收到更有效的数据信号，保证无线传感器网络节点发射信号保密率的有效性。

本发明的第三目的在提供一种无线传感器网络节点低功率工作的控制方法，通过该控制方法可以使得无线传感器网络节点采用低功率发射信号时，信号接收者能够接收到更有效的数据信号，保证无线传感器网络节点发射信号保密率的有效性。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种无线传感器网络节点功率选择方法，步骤如下：

当无线传感器网络节点要发送信号至信号接收者时，首先确认信号接收者的位置；同时确认信号接收者周围的监听者的位置；

然后获取到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，同时获取到无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；

在该无线传感器网络节点发射信号之前，计算无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是满足第一关系还是第二关系；若满足第一关系，则无线传感器网络节点采用高功率决策中的功率值发射信号；若满足第二关系，则无线传感器网络节点采用低功率决策中的功率值发射信号；

其中：

第一关系为：且

第二关系为：且

其中δ1、φ1、δ2、φ2和均为常量，所述δ1、φ1、δ2、φ2和值通过无线传感器网络节点到信号接收者的信道宽度、无线传感器网络节点到监听者的信道宽度、高功率决策中的功率值、低功率决策中的功率值、无线传感器网络节点到信号接收者的信道每米的能量、无线传感器网络节点到监听者的信道每米的能量、无线传感器网络节点的干扰节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点的工作功率值以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2确定。

优选的，δ1＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

δ2＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

其中：

a1＝w1plβ1(a-1)(αl+γ)(βl+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βl+ε)(αl+γ)²；

a1＝w1plβ1(a-1)(αh+γ)(βh+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βh+ε)(αh+γ)²；

a＝ph/pl；

其中：

其中，上述w1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道宽度，w2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道宽度，ph为高功率决策中的功率值，pl为低功率决策中的功率值，β1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道每米的能量，β2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道每米的能量、为无线传感器网络节点i的干扰节点j到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的干扰节点j到监听者e的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到监听者e的信道增益数值，σ²表示热噪声功率，pj为无线传感器网络节点i的干扰节点j的工作功率值，其中j＝1,2,3,...j，j为无线传感器网络节点i的干扰节点总数。

优选的，采集无线传感器网络节点的信号接收者为无人机。

本发明的第二目的通过以下技术方案实现，一种无线传感器网络节点高功率工作的控制方法，步骤如下：

当无线传感器网络节点选择采用高功率发射信号时，若信号接收者需要采集该无线传感器网络节点的信号时，首先确认信号接收者的位置；同时确认信号接收者周围的监听者的位置；

然后获取到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，同时获取到无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；

在无线传感器网络节点发射信号之前，首先计算该无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是否满足以下第一关系：且

其中δ1、φ1、δ2、φ2和均为常量，所述δ1、φ1、δ2、φ2和值通过无线传感器网络节点到信号接收者的信道宽度、无线传感器网络节点i到监听者的信道宽度、高功率决策中的功率值、低功率决策中的功率值、无线传感器网络节点到信号接收者的信道每米的能量、无线传感器网络节点到监听者的信道每米的能量、无线传感器网络节点的干扰节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点的工作功率值以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2确定；

若是，则无线传感器网络节点采用高功率发射信号；

若否，则控制变换信号接收者的位置，直到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2满足以下关系：无线传感器网络节点采用高功率方式发射信号至信号接收者。

优选的：δ1＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

δ2＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

其中：

a1＝w1plβ1(a-1)(αl+γ)(βl+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βl+ε)(αl+γ)²；

a1＝w1plβ1(a-1)(αh+γ)(βh+ε)²

a2＝w2plβ2(a-1)(βh+ε)(αh+γ)²；

a＝ph/pl；

其中：

其中，上述w1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道宽度，w2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道宽度，ph为高功率决策中的功率值，pl为低功率决策中的功率值，β1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道每米的能量，β2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道每米的能量、为无线传感器网络节点i的干扰节点j到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的干扰节点j到监听者e的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到监听者e的信道增益数值，σ²表示热噪声功率，pj为无线传感器网络节点i的干扰节点j的工作功率值，其中j＝1,2,3,...j，j为无线传感器网络节点i的干扰节点总数。

优选的，采集无线传感器网络节点的信号接收者为无人机。

本发明的第三目的通过以下技术方案实现：一种无线传感器网络节点低功率工作的控制方法，步骤如下：

当无线传感器网络节点选择采用低功率发射信号时，若信号接收者需要采集无线传感器网络节点的信号时，首先确认信号接收者的位置；同时确认信号接收者周围的监听者的位置；

然后获取到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，同时获取到无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；

在无线传感器网络节点发射信号之前，首先计算无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是否满足以下关系：且

其中δ1、φ1、δ2、φ2和均为常量，所述δ1、φ1、δ2、φ2和值通过无线传感器网络节点到信号接收者的信道宽度、无线传感器网络节点i到监听者的信道宽度、高功率决策中的功率值、低功率决策中的功率值、无线传感器网络节点到信号接收者的信道每米的能量、无线传感器网络节点到监听者的信道每米的能量、无线传感器网络节点的干扰节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点的工作功率值以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2确定；

若是，则无线传感器网络节点采用低功率发射信号；

若否，则控制变换信号接收者的位置，直到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2满足以下第二关系：该无线传感器网络节点采用低功率方式发射信号至信号接收者。

优选的，δ1＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

δ2＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

其中：

a1＝w1plβ1(a-1)(αl+γ)(βl+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βl+ε)(αl+γ)²；

a1＝w1plβ1(a-1)(αh+γ)(βh+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βh+ε)(αh+γ)²；

a＝ph/pl；

其中：

其中，上述w1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道宽度，w2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道宽度，ph为高功率决策中的功率值，pl为低功率决策中的功率值，β1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道每米的能量，β2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道每米的能量、为无线传感器网络节点i的干扰节点j到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的干扰节点j到监听者e的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到监听者e的信道增益数值，σ²表示热噪声功率，pj为无线传感器网络节点i的干扰节点j的工作功率值，其中j＝1,2,3,...j，j为无线传感器网络节点i的干扰节点总数。

优选的，采集无线传感器网络节点的信号接收者为无人机。

本发明上述三个目的技术方案中涉及到无线传感器网络节点与信号接收者的距离d1和无线传感器网络节点与监听者的距离d2之间满足的关系推导过程如下：

无线传感器网络节点在发送信号至某个信号接收者时，无线传感器网络节点可能存在干扰节点和对手节点；其中干扰节点是指无线传感器网络中干扰该当前无线传感器网络节点发射信号的其他节点；对手节点是指无线传感器网络中和当前无线传感器网络节点构成竞争的节点，是基于演化博弈论提出的，它也属于干扰节点。

(1)无线传感器网络节点i发送信号至信号接收者u时，则计算得到无线传感器网络节点i发送信号至信号接收者u的到达率为riu以及无线传感器网络节点i发送信号至监听者e的到达率rie分别为：

其中：

w1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道宽度；w2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道宽度；

pm为无线传感器网络节点i选择的功率值；po为无线传感器网络节点i的对手节点o的工作功率；pj为无线传感器网络节点i的干扰节点j的工作功率值，其中j＝1,2,3,...j，j为无线传感器网络节点i的干扰节点总数；

β1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道每米的能量；β2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道每米的能量；

为无线传感器网络节点i的干扰节点j到信号接收者u的信道增益数值；为无线传感器网络节点i的干扰节点j到监听者e的信道增益数值；为无线传感器网络节点i的对手节点o到信号接收者u的信道增益数值为无线传感器网络节点i的对手节点o到监听者e的信道增益数值，

σ²表示热噪声功率；

xi，yi以及zi分别表示无线传感器网络节点i的笛卡尔坐标数值；xu，yu以及zu则表示信号接收者u在驻点时候的笛卡尔坐标数值；xe，ye以及ze则表示监听者e的笛卡尔坐标数值；

其中无线传感器网络节点i和信号接收者u的距离d1为：

无线传感器网络节点i与监听者e的距离d2为：

设定：

其中ph为高功率决策中的功率值；pl为低功率决策中的功率值；ph＝apl。

(2)计算无线传感器网络节点i的对手节点o选择高功率时，则无线传感器网络节点i也选择高功率时的保密率s(h,h)：

同时，计算无线传感器网络节点i的对手节点o选择高功率时，则无线传感器网络节点i选择低功率时的保密率s(l,h)：

同时，计算无线传感器网络节点i的对手节点o选择低功率时，则无线传感器网络节点i选择高功率时的保密率s(h,l)：

同时，计算无线传感器网络节点i的对手节点o选择低功率时，则无线传感器网络节点i选择低功率时的保密率s(l,l)：

(3)当满足s(h,h)>s(l,h)时，我们有如下不等式：

由于在实际情况中w1>w2；

因此上述的不等式可以进一步简化成下面的不等式：

也就是等于:

当满足不等式:s(h,l)>s(l,l)，则有：

用与上述相同的计算方法，得到如下的不等式:

假如在我们事先假定的环境中，无线传感器网络节点想以高功率的形式传递信息给信号接收这，那么不等式(1)和不等式(2)必须同时满足。

相反地，假如传感器节点想以低功率的形式传递信息给无人机，那么不等式(3)以及不等式(4)必须同时满足：

引用上述的不等式，如下所示：

其中，ph＝apl

则得到如下的不等式成立：

然后我们用泰勒展开公式，展开上述不等号的左边的式子：

同理，我们用泰勒展开公式，展开上述不等号右边的式子：

针对上述公式进行简化，左右两边同时乘以下面的式子：

左边的式子可以化为：

为了节省空间以及表述方便，我们定义如下符号：

a1＝w1plβ1(a-1)(αl+γ)(βl+ε)²；

最终地不等式左边的符号可以变为：

不等式右边的部分，同样乘以式子(5)之后可以变为下面的部分：

同样的，我们用符号去代替某些式子：

a2＝w2plβ2(a-1)(βl+ε)(αl+γ)²；

最终的右边的式子可以化为：

将式子右边部分移到式子的左边，有如下不等式：

监听者e的位置是已知的，也就是在上述不等式中，唯一的变量的部分就是包含d1的部分。也就是信号接收者u距离无线传感器网络节点i的距离是已知的。

用变量x去代替用变量y去代替接下来我们使用将次的方法，最终当上式取等号时，有如下的解:

接下来同样是为了表述方便，我们采用希腊字母表述上述解；

δ1＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

得到：

按照上述结论，当在下述区间内，节点可以使用高功率策略。

而在下述区间时，则应该使用低功率策略；

但在实际情况中，第二个区间中的解不符合，也就是当距离趋向无穷时，不应该使用低功率策略，而应该使用高功率策略，所以第二个解不符合实际情况，省略。

所以总和上述的讨论分析，我们有如下的结论：

当无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1平方即满足我们应该选用低功率策略；当满足无线传感器网络节点应当选择高功率传递数据给信号接收者。当应当注意的是，也不能无限增大，应当在无线传感器网络节点的传输范围以及无人机的接收范围内。

(4)接下来我们讨论情况：s(h,h)>s(l,h)；

同样我们将上面的式子引用下来：

用泰勒展开，不等式左边部分有：

不等式右边部分有：

同样，我们使用去乘不等式左右部分，因为上式大于0，所以不等式不变号，左边部分变为:

右边部分变为:

设定：

a1＝w1plβ1(a-1)(αh+γ)(βh+ε)²；

最终不等式左边可以化为:

在不等式右边，我们用如下字母代替:

a2＝w2plβ2(a-1)(βh+ε)(αh+γ)²；

最终不等式右边可以化为:

同样地，我们有如下等式：

设定：

δ2＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

则最终得到：

进一步，区间将是满足不等式条件的区间：同样当选择低功率时，必须在以下的区间内:

同样的，在实际情况中，当距离趋向无穷时应该使用高功率，把不符合实际部分省略掉：

当满足我们应该使用低功率策略。我们使用高功率。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明无线传感器网络节点功率选择方法中，当无线传感器网络节点要发送信号至信号接收者时，首先确认信号接收者的位置；同时确认信号接收者周围的监听者的位置；然后获取到该无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，同时获取到该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；最后计算d1和d2是满足第一关系还是第二关系；在满足第一关系的情况下，无线传感器网络节点采用高功率决策中的功率值发射信号；在满足第二关系的情况下，无线传感器网络节点采用低功率决策中的功率值发射信号；由上述可见，本发明方法中无线传感器网络节点在发射信号时，根据无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2之间的关系进行功率的选择，能够保证信号传输有效性的同时，避免被监听者监听到，使得无线传感器网络节点工作在最佳状态。

(2)本发明无线传感器网络节点高功率工作的控制方法中，当无线传感器网络节点选择采用高功率发射信号时，若信号接收者需要采集该无线传感器网络节点的信号时，首先确认信号接收者的位置和监听者的位置；得到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，并且获取到该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；在该无线传感器网络节点发射信号之前，首先计算该无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是否满足一定关系，若是，则无线传感器网络节点采用高功率发射信号；若否，则控制变换信号接收者的位置，使得无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2满足一定关系后，无线传感器网络节点采用高功率方式发射信号至信号接收者。通过本发明控制方法可以使得无线传感器网络节点采用高功率发射信号时，信号接收者能够接收到更有效的数据信号，保证无线传感器网络节点发射信号保密率的有效性，防止无线传感器网络节点发送至信号接收者的信号被泄露的情况。

(3)本发明无线传感器网络节点低功率工作的控制方法中，当无线传感器网络节点选择采用低功率发射信号时，若信号接收者需要采集该无线传感器网络节点的信号时，首先确认信号接收者的位置和监听者的位置；得到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，并且获取到该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；在该无线传感器网络节点发射信号之前，首先计算该无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是否满足一定关系，若是，则无线传感器网络节点采用低功率发射信号；若否，则控制变换信号接收者的位置，使得无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2满足一定关系后，无线传感器网络节点采用低功率方式发射信号至信号接收者。本发明控制方法可以使得无线传感器网络节点采用低功率发射信号时，信号接收者能够接收到更有效的数据信号，保证无线传感器网络节点发射信号保密率的有效性，防止无线传感器网络节点发送至信号接收者的信号被泄露的情况。

附图说明

图1是本发明无线传感器网络节点功率选择方法流程图。

图2是本发明无线传感器网络节点高功率工作的控制方法流程图。

图3是本发明无线传感器网络节点低功率工作的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种无线传感器网络节点功率选择方法，如图1所示，步骤如下：

步骤s1、当无线传感器网络节点要发送信号至信号接收者时，首先确认信号接收者的位置；同时确认信号接收者周围的监听者的位置；其中信号接收者可以是无人机等无线基站。

步骤s2、然后获取到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，同时获取到无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；

步骤s3、在该无线传感器网络节点发射信号之前，计算无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是满足第一关系还是第二关系；若满足第一关系，则无线传感器网络节点采用高功率决策中的功率值发射信号；若满足第二关系，则无线传感器网络节点采用低功率决策中的功率值发射信号；

其中：

第一关系为：且

第二关系为：且

其中δ1、φ1、δ2、φ2和均为常量，所述δ1、φ1、δ2、φ2和值通过无线传感器网络节点到信号接收者的信道宽度、无线传感器网络节点i到监听者的信道宽度、高功率决策中的功率值、低功率决策中的功率值、无线传感器网络节点到信号接收者的信道每米的能量、无线传感器网络节点到监听者的信道每米的能量、无线传感器网络节点的干扰节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点的工作功率值以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2确定。

在本实施例中，第一关系和第二关系中涉及到的各个变量如下：

δ1＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

δ2＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

其中：

a1＝w1plβ1(a-1)(αl+γ)(βl+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βl+ε)(αl+γ)²；

a1＝w1plβ1(a-1)(αh+γ)(βh+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βh+ε)(αh+γ)²；

a＝ph/pl；

其中：

其中，上述w1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道宽度，w2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道宽度，ph为高功率决策中的功率值，pl为低功率决策中的功率值，β1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道每米的能量，β2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道每米的能量、为无线传感器网络节点i的干扰节点j到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的干扰节点j到监听者e的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到监听者e的信道增益数值，σ²表示热噪声功率，pj为无线传感器网络节点i的干扰节点j的工作功率值，其中j＝1,2,3,...j，j为无线传感器网络节点i的干扰节点总数。

本实施例中，无线传感器网络节点在发射信号时，根据无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2之间的关系进行功率的选择，能够保证信号传输有效性的同时，避免被监听者监听到，从而使得无线传感器网络节点工作在最佳状态。

实施例2

本实施例公开了一种无线传感器网络节点高功率工作的控制方法，如图2所示，步骤如下：

步骤s1、当无线传感器网络节点选择采用高功率发射信号时，若信号接收者需要采集无线传感器网络节点的信号时，首先确认信号接收者的位置；同时确认信号接收者周围的监听者的位置；其中信号接收者可以是无人机等无线基站。

步骤s2、然后获取到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，同时获取到无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；

步骤s3、在该无线传感器网络节点发射信号之前，首先计算该无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及该无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是否满足以下关系：且

其中δ1、φ1、δ2、φ2和均为常量，所述δ1、φ1、δ2、φ2和值通过无线传感器网络节点到信号接收者的信道宽度、无线传感器网络节点i到监听者的信道宽度、高功率决策中的功率值、低功率决策中的功率值、无线传感器网络节点到信号接收者的信道每米的能量、无线传感器网络节点到监听者的信道每米的能量、无线传感器网络节点的干扰节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点的工作功率值以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2确定。

若是，则无线传感器网络节点采用高功率发射信号；

若否，则控制变换信号接收者的位置，直到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2满足以下关系：该无线传感器网络节点采用高功率方式发射信号至信号接收者。

在本实施例中上述各个变量如下：

δ1＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

δ2＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

其中：

a1＝w1plβ1(a-1)(αl+γ)(βl+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βl+ε)(αl+γ)²；

a1＝w1plβ1(a-1)(αh+γ)(βh+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βh+ε)(αh+γ)²；

a＝ph/pl；

其中：

其中，上述w1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道宽度，w2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道宽度，ph为高功率决策中的功率值，pl为低功率决策中的功率值，β1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道每米的能量，β2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道每米的能量、为无线传感器网络节点i的干扰节点j到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的干扰节点j到监听者e的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到监听者e的信道增益数值，σ²表示热噪声功率，pj为无线传感器网络节点i的干扰节点j的工作功率值，其中j＝1,2,3,...j，j为无线传感器网络节点i的干扰节点总数。

在本实施例中，无线传感器网络节点选择高功率决策时，当信号接收者与无线传感器网络节点之间的距离和监听者与无线传感器网络节点之间的距离不满足一定的关系时，可以改变信号接收者的位置，直到信号接收者与无线传感器网络节点之间的距离和监听者与无线传感器网络节点之间的距离满足一定的关系；本实施例的这种方法可以使得无线传感器网络节点采用高功率发射信号时，信号接收者能够接收到更有效的数据信号，保证无线传感器网络节点发射信号保密率的有效性，防止无线传感器网络节点发送至信号接收者的信号被泄露的情况。

实施例3

本实施例公开了一种无线传感器网络节点低功率工作的控制方法，如图3所示，步骤如下：

步骤s1、当无线传感器网络节点选择采用低功率发射信号时，若信号接收者需要采集无线传感器网络节点的信号时，首先确认信号接收者的位置；同时确认信号接收者周围的监听者的位置；其中信号接收者可以是无人机等无线基站；

步骤s2、然后获取到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1，同时获取到无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2；

步骤s3、在无线传感器网络节点发射信号之前，首先计算无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2是否满足以下关系：且

其中δ1、φ1、δ2、φ2和均为常量，所述δ1、φ1、δ2、φ2和值通过无线传感器网络节点到信号接收者的信道宽度、无线传感器网络节点i到监听者的信道宽度、高功率决策中的功率值、低功率决策中的功率值、无线传感器网络节点到信号接收者的信道每米的能量、无线传感器网络节点到监听者的信道每米的能量、无线传感器网络节点的干扰节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到信号接收者的信道增益数值、无线传感器网络节点的对手节点到监听者的信道增益数值、无线传感器网络节点的干扰节点的工作功率值以及无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2确定；

若是，则无线传感器网络节点采用低功率发射信号；

若否，则控制变换信号接收者的位置，直到无线传感器网络节点与信号接收者之间的距离d1和无线传感器网络节点与监听者之间的距离d2满足以下关系：则无线传感器网络节点采用低功率方式发射信号至信号接收者。

在本实施例中上述各个变量如下：

δ1＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

δ2＝a1y²+y(b1-b2)+e1-e2；

其中：

a1＝w1plβ1(a-1)(αl+γ)(βl+ε)²；

a2＝w2plβ2(a-1)(βl+ε)(αl+γ)²；

a1＝w1plβ1(a-1)(αh+γ)(βh+ε)²

a2＝w2plβ2(a-1)(βh+ε)(αh+γ)²；

a＝ph/pl；

其中：

其中，上述w1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道宽度，w2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道宽度，ph为高功率决策中的功率值，pl为低功率决策中的功率值，β1为无线传感器网络节点i到信号接收者u的信道每米的能量，β2为无线传感器网络节点i到监听者e的信道每米的能量、为无线传感器网络节点i的干扰节点j到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的干扰节点j到监听者e的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到信号接收者u的信道增益数值，为无线传感器网络节点i的对手节点o到监听者e的信道增益数值，σ²表示热噪声功率，pj为无线传感器网络节点i的干扰节点j的工作功率值，其中j＝1,2,3,...j，j为无线传感器网络节点i的干扰节点总数。

在本实施例中，无线传感器网络节点选择低功率决策时，当信号接收者与无线传感器网络节点之间的距离和监听者与无线传感器网络节点之间的距离不满足一定的关系时，可以改变信号接收者的位置，直到信号接收者与无线传感器网络节点之间的距离和监听者与无线传感器网络节点之间的距离满足一定的关系；本实施例的这种方法可以使得无线传感器网络节点采用低功率发射信号时，信号接收者能够接收到更有效的数据信号，保证无线传感器网络节点发射信号保密率的有效性，防止无线传感器网络节点发送至信号接收者的信号被泄露的情况。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。