一种无线节点自组网的晋升方法与流程

本发明涉及一种无线节点自组网的晋升方法。

背景技术：

无线节点自组网经常被应用在室外环境比较复杂的地方，会受到各种环境因素影响，如山体、建筑物、大风、雨雪等。无线节点受到环境影响可能出现节点间、节点与锚节点间或锚节点间的通信异常，也可能使节点的传感器出现干扰、故障、甚至损坏。无线自组织网络的节点在抛撒之后，需要根据预设的算法互相通讯，自行组织成网络，按设定采集数据并收集、逐级传送直至控制中心。算法的优劣直接决定了网络的稳定性和效率，也将直接影响节点使用时长和网络寿命。

相比于一般平面层次，无线自组织网络存有大量的节点，每个节点拥有不同的参数，如果每个节点都要彼此互连，会造成大量的通讯。这使得网络会自然地分出多个层次，由若干个节点将数据传输至一个高级节点，高级节点间形成骨干的无线网络。而如何进行选择高级节点，也就是说选择高级节点的方法。本发明是基于晋升的思路，进行节点的选择，整个无线节点自组网的骨干网络就是锚节点网。锚节点网并不固定，既可以通过在范围内增减锚节点来调整网络密度，也可以通过吸收范围外的锚节点来扩大覆盖范围。锚节点网内含有多个锚节点，每个锚节点对应一个下级网络，负责收集下级网络上传的信息数据，每个下级网络内含多个普通节点或子网络，每个子网络都配有多个普通节点和一个锚节点。

无线节点自组网络通过晋升算法来分层架构，可以更加合理的分配网络资源，提升网络效率，具有算法优势。通过使用晋升算法，网络多级布置提高了网络的运行效率，减小了网络的总体容量。锚节点网及任一子网络都拥有分布式构架，灵活高效。而多层化的网络使得每层的路由算法都可被不同方法特化或优化，从而有效调配网络资源，提升了工作效率。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的无线自组网不具有自动更新维护的性能的问题，而提出一种无线节点自组网的晋升方法。

一种无线节点自组网的晋升方法，所述方法通过以下步骤实现：

步骤1、节点激活后，自行组网；

步骤2、通过使用升维法将网络分解为若干子网络；

步骤3、判断各个子网络间是否有重叠；

步骤4、若各个子网络间存在重叠，需要判断子网络重叠的部分是否可分解；

步骤5、若子网络重叠的部分可分解，需要通过升维法分解网络；

步骤6、若子网络重叠的部分不可分解，需要通过降维法筛选锚节点；

步骤7、若各个子网络间不存在重叠，需要通过降维法筛选锚节点；

步骤8、通过使用降维法在每个子网络中，筛选出若干备选锚节点；

步骤9、通过使用竞争算法，在备选锚节点中选出最优锚节点；

步骤10、各个子网络选出的锚节点组成骨干网；

步骤11、通过分析各个锚节点的负荷情况，判断是否调整锚节点；

步骤12、若需要调整锚节点，则在该子网络中重新筛选备选锚节点；

步骤13、若不需调整锚节点，说明晋升过程已完成；

步骤14、晋升过程完成标志组网完成。

本发明的有益效果为：

无线自组网技术的重要问题就是无线网络的节点在抛撒之后，需要依照组网算法来组织联网，组网算法的性能高低将直接决定了节点使用时间和网络寿命。智能晋升算法可以有效的分配节点的功能，从而节约能耗，延长使用时间。而且智能晋升算法可以降低无线节点自组网受到的自然条件影响，提高节点之间的通信可靠性，减少故障和错误的发生。因此本发明根据无线节点自组网的这些应用特性，基于智能晋升机制进行研究，通过智能晋升使无线网络得节点自主分层，自动更新维护，从而提高无线网络的传输性能，提高稳定性及抗干扰性，同时降低节点能耗，延长网络寿命，使其在生活中发挥更大的作用。

本发明的性能、质量、精度和效率的提高；能耗、原材料、工序的节省；加工、操作、控制、使用简便等方面。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式的一种无线节点自组网的晋升方法，所述方法通过以下步骤实现：

步骤1、节点激活后，自行组网；

步骤2、通过使用升维法将网络分解为若干子网络；

步骤3、判断各个子网络间是否有重叠；

步骤4、若各个子网络间存在重叠，需要判断子网络重叠的部分是否可分解；

步骤5、若子网络重叠的部分可分解，需要通过升维法分解网络；

步骤6、若子网络重叠的部分不可分解，需要通过降维法筛选锚节点；

步骤7、若各个子网络间不存在重叠，需要通过降维法筛选锚节点；

步骤8、通过使用降维法在每个子网络中，筛选出若干备选锚节点；

步骤9、通过使用竞争算法，在备选锚节点中选出最优锚节点；

步骤10、各个子网络选出的锚节点组成骨干网；

步骤11、通过分析各个锚节点的负荷情况，判断是否调整锚节点；

步骤12、若需要调整锚节点，则在该子网络中重新筛选备选锚节点；

步骤13、若不需调整锚节点，说明晋升过程已完成；

步骤14、晋升过程完成标志组网完成。

实施例1：通过升维法实现无线自组网网络分解：

在无线节点自组网中，对各节点的定位，建立拓扑结构是网络运行性能的基础。优秀的节点定位和拓扑结构可以减少无线节点的功耗，减少网络的使用率及通讯时间，延长网络寿命。而在使用中由于各节点硬件存在细微差别，启动时间存在差别，自然干扰等因素造成通信在空间中分散存在，经常使某一通信周期内能采集到的数据，只是全部数据的一部分。如果要将所有节点的数据采集到一个锚节点势必会大大增加该锚节点的负担，在此选择使用升维法将三维空间升维到四维空间，即是说将原本的无线节点以相互通信感知为维度，进行划分，简单说就是让原本的无线节点自行分解为子网络，子网络的标准就是网络内可以自然相互通信感知。通过升维操作，每一个子网络的节点数就大大减少了，便于智能晋升算法选择锚节点。

实施例2：通过降维法选择锚节点：

降维法一般分为两大类，一是从高维特征变量中提取出新的维数更少的特征变量，称为特征变量提取，例如主成分分析（pca），因子分析（fa），奇异值分解（svd），多维尺度变换（mds）等。另一类是从高维特征变量集合中筛选出重要的子集，称为特征变量筛选，或者称为最佳特征变量子集筛选。特征变量提取的作用实际上就是从一系列高维的特征变量中选出一些对输出结果最有影响力的特征，从而使构造出来的模型更优。特征变量提取的主要优点在于：避免过度巧合，改进预测性能，使学习机器运行更快，效能更高。剔除相关性小的特征变量也使模型更为简单，容易解释。降维法的使用过程就是通过特征子集筛选备选锚节点过程，也就是筛选特征变量的过程，尽可能消除那些不相关，多余的输入变量，以减少特征变量的个数，从而减少算法的运行时间和改善模型的预测精度。通过降维法可以比较容易的在子网络所有节点中筛选出可能晋升为锚节点的节点。

技术特征：

技术总结
一种无线节点自组网的晋升方法，属于无线自组网领域。现有的无线自组网不具有自动更新维护的性能的问题。一种无线节点自组网的晋升方法，激活节点自行组网；通过使用升维法将网络分解为若干子网络；判断各个子网络间是否有重叠、子网络重叠的部分是否可分解；若子网络重叠的部分可分解，需要通过升维法分解网络；若子网络重叠的部分不可分解，需要通过降维法筛选锚节点；若各个子网络间不存在重叠，通过使用降维法在每个子网络中，筛选出若干备选锚节点；通过使用竞争算法选出最优锚节点；各个子网络选出的锚节点组成骨干网；通过分析各个锚节点的负荷情况，若不需调整锚节点，晋升过程已完成。本发明能自动更新维护，提高无线网络的传输性能。

技术研发人员：陈庆文;刘琦;甄海涛;张智超;周丽丽
受保护的技术使用者：黑龙江省科学院自动化研究所
技术研发日：2019.04.01
技术公布日：2019.08.23