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专利号: 202010429714X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于滑翔机的水下传感网络数据收集方法,依托的水下传感网络包括水下传感节点(2)和滑翔机(1),其特征在于:包括以下步骤:步骤A、在海域中部署多个水下传感器节点监测和收集数据;

步骤B、滑翔机首次通过传感器节点部署水域,与通信范围内所有传感器节点握手,唤醒传感器节点,滑翔机离线计算所有传感器节点的可能状态的状态指数,构建状态指数表,滑翔机将离线计算得到的状态指数表发送给所有节点并获取当前所有节点的初始状态指数;滑翔机获取当前所有节点的初始状态指数的方式为传感器节点根据自身状态从滑翔机发送的状态指数表中搜索对应的状态指数,并发送给滑翔机;

其中,所述状态指数的计算基于基廷斯指数策略,基廷斯指数策略的总目标是最大化期望总折扣回值:

其中,V(x0)是以x0为初始状态的期望总折扣回值;x0是t=0时刻所有传感器的初始状态向量;E是数学期望;β是折扣因子,β∈(0,1); 代表任意传感器节点i∈{1,...,N}在t时i

刻的状态,N为传感器节点总数;r (·)是节点i的由状态决定的回值函数, 是选择函数,t时刻传感器节点i是否被选中,所述选择函数包括:因此,

计算传感器节点i的状态指数:

i i i i

其中,v(x)是传感器节点i对其任一状态x的状态指数函数,x指传感器节点i的状态;

指传感器节点i在时刻t的状态;τ是定义在状态空间 上的停止时间;

步骤C、滑翔机将获取的各传感器节点的初始状态指数进行排序,选择初始状态指数最*

大的传感器节点i收集感应到的海洋数据,并在收集完成后更新相应的状态指数;传感器节点的状态指数是在线更新,在线规划的;

* *

步骤D、当步骤C中选择的传感器节点i更新后的指数高于或等于阈值T,则检查节点i的电量是否能继续通信,若电量允许,则继续选择当前传感器,若电量不允许,则滑翔机选* *

择当前除节点i外状态指数最大的节点收集数据;当i的指数低于阈值T时,该传感器节点向滑翔机和其他节点广播其状态指数;其他节点接收到广播信息后向滑翔机发送当前状态指数信息,跳至步骤C,即滑翔机根据所获取的当前各传感器节点的状态指数进行排序并选取当前状态指数最大的传感器节点收集数据;

利用阈值T进行选择的表达式如下(1):步骤E、当传感器节点的电量都耗尽或剩余电量无法支持下一次通信,即节点死亡,当所有传感器节点均已死亡,则水下传感网络数据收集过程结束;节点的状态指数由节点根据当前的状态搜索状态指数表所得;节点所有可能状态所组成的状态空间x由三部分组成:包括水声信道状态 节点与滑翔机之间的相对距离状态 和节点的剩余能量状态ε三部分,表达式为:

2.根据权利要求1所述的一种基于滑翔机的水下传感网络数据收集方法,其特征在于:水下传感器节点具有水声通信模块和多种传感器模块,且水下传感器节点能够与滑翔机实现水声通信。

3.根据权利要求1所述的一种基于滑翔机的水下传感网络数据收集方法,其特征在于:步骤B中,状态指数表中包含所有传感器节点的所有可能状态的状态指数,节点的状态空间包含了节点所有可能的状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于滑翔机的水下传感网络数据收集方法,其特征在于:步骤B中,传感器节点的状态指数是离线计算,滑翔机以离线的方式计算所有传感器节点的所有状态相对应的状态指数,构建状态指数表,并储存。

5.根据权利要求1所述的一种基于滑翔机的水下传感网络数据收集方法,其特征在于:步骤B中,传感器节点的状态指数通过查表得到,传感器节点根据自身状态从状态指数表中搜索相对应的状态指数并发送给滑翔机,数据收集时,当周围环境发生变化,传感器节点能够快速、准确地探测信道状况和电量状况。

6.根据权利要求1所述的一种基于滑翔机的水下传感网络数据收集方法,其特征在于:步骤D中,阈值的大小可以根据任务要求设定。