本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在wsns(wirelesssensornetwork，無線傳感器網(wǎng)絡(luò))的多數(shù)應(yīng)用的場景中，在監(jiān)測區(qū)域附近會部署大量廉價的、具有一定數(shù)據(jù)感知能力和感知半徑的傳感器節(jié)點，以規(guī)律或無規(guī)律的方式散布成一個靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)。由于傳感器節(jié)點沒有無線基礎(chǔ)設(shè)施的支持，且往往散布在自然條件未知、惡劣、無人值守或是地處于敵占區(qū)的地理環(huán)境中，電池往往不可拆卸或無法進行更換。因此，wsns的主要設(shè)計目標之一就是在盡量降低網(wǎng)絡(luò)能量消耗的同時盡可能的延長整個網(wǎng)絡(luò)的工作壽命。為了降低能耗，必須對wsns網(wǎng)絡(luò)層的路由技術(shù)的加以研究?；诖亟Y(jié)構(gòu)的路由具有高效的能量利用率、簡便的拓撲管理、簡單的數(shù)據(jù)融合效果等優(yōu)勢，成為目前wsns路由領(lǐng)域重點研究的技術(shù)。目前，wsns中的簇算法可劃分為以下四種：pso(particleswarmoptimization，粒子群優(yōu)化)方法、sink擴散方法、節(jié)點生成方法、負載平衡方法。

比較經(jīng)典的層次化分簇算法是leach(lowenergyadaptiveclusteringhierarchy，低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議)，它通過動態(tài)隨機選舉簇首來延長網(wǎng)絡(luò)的生存期，其他節(jié)點將簇首節(jié)點的信號強度作為依據(jù)來判斷是否加入該簇。leach將整個通信任務(wù)劃分為“輪”(round)，每一輪由初始化和穩(wěn)定工作兩個階段組成。文獻提出一種分簇算法來平均消耗各簇內(nèi)節(jié)點的能耗，但前提是每個節(jié)點都可感知全網(wǎng)拓撲，顯然不適用于大規(guī)模多跳的wsns。wca在選擇簇頭時考慮了鄰居節(jié)點的移動特性、剩余能量和傳輸功率等因素，使簇頭能控制所有簇內(nèi)節(jié)點的負載而不影響系統(tǒng)性能，但這種算法依賴于節(jié)點之間互相交換同步時鐘的機制，僅限于規(guī)模較小的網(wǎng)絡(luò)。sca算法采用了能量模型，以最小化網(wǎng)絡(luò)消耗能量為目標，但由于其算法過于復(fù)雜且并沒有給出較詳細的網(wǎng)絡(luò)性能分析，所以無法給出估計在網(wǎng)絡(luò)中所形成的簇頭的數(shù)量。anda算法通過最優(yōu)化簇范圍和簇頭分配來延長網(wǎng)絡(luò)的壽命，但要求簇頭數(shù)目提前給出，提前需獲知網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的節(jié)點數(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓撲。heed提出的一種算法均以節(jié)點剩余能量為參數(shù)選擇簇頭，在一定程度上也可實現(xiàn)簇頭在任務(wù)區(qū)域內(nèi)的較均勻分布，但在多跳wsns的某些應(yīng)用場合，以節(jié)點剩余能量為要素來選擇作為簇頭的首要條件并不充分，其他因素比如節(jié)點的地理位置信息也同樣重要。

另一種解決wsns的網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)的方法是基于虛擬區(qū)域劃分的算法，其中比較典型的是gaf(geographicaladaptivefidelity，地域自適應(yīng)保真算法)，它根據(jù)節(jié)點位置將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個四邊形網(wǎng)格。ttdd(two-tierdatadissemination)算法解決了gaf算法的靜態(tài)劃分網(wǎng)格的不足，提出一種以源節(jié)點為中心的動態(tài)網(wǎng)格劃分策略。但以上方法都沒有考慮wsns的網(wǎng)絡(luò)管理問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明為了達到上述目的，采用的技術(shù)方案是：一種基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法，包括以下步驟：

根據(jù)網(wǎng)格生成算法，將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個地理網(wǎng)格區(qū)域；

生成多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理，由所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理實現(xiàn)對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格內(nèi)信息融合；

在完成網(wǎng)格內(nèi)信息融合后，生成網(wǎng)格間移動代理，并由所述網(wǎng)格間移動代理實現(xiàn)所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域之間的網(wǎng)格間信息融合。

優(yōu)選地，所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域為面積相等且相鄰的正方形地理網(wǎng)格區(qū)域。

優(yōu)選地，在根據(jù)網(wǎng)格生成算法，將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個地理網(wǎng)格區(qū)域的所述步驟之后還包括：

根據(jù)簇首產(chǎn)生算法，在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)生成簇首節(jié)點。

優(yōu)選地，生成多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理，由所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理實現(xiàn)對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格內(nèi)信息融合的所述步驟包括：

由管理器生成所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理；

將攜帶有管理請求的所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理通過匯聚節(jié)點分配到對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點；

在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)，根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)，所述簇首節(jié)點動態(tài)生成網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑；

根據(jù)所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑，由所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理完成所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點的信息融合，并將采集的信息返回至所述簇首節(jié)點。

優(yōu)選地，在完成網(wǎng)格內(nèi)信息融合后，生成網(wǎng)格間移動代理，并由所述網(wǎng)格間移動代理實現(xiàn)所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域之間的網(wǎng)格間信息融合的所述步驟包括：

在完成網(wǎng)格內(nèi)信息融合后，由所述匯聚節(jié)點生成所述網(wǎng)格間移動代理；

由所述網(wǎng)格間移動代理將每一所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點所采集的網(wǎng)格信息進行網(wǎng)格間信息融合，并將融合后的信息返回至所述匯聚節(jié)點。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，其特征在于，包括管理器和匯聚節(jié)點，

所述管理器，用于根據(jù)網(wǎng)格生成算法將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個地理網(wǎng)格區(qū)域，還用于生成多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理，通過所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理實現(xiàn)對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格內(nèi)信息融合；

所述匯聚節(jié)點用于生成網(wǎng)格間移動代理，并通過所述網(wǎng)格間移動代理實現(xiàn)所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域之間的網(wǎng)格間信息融合。

優(yōu)選地，所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域為面積相等且相鄰的正方形地理網(wǎng)格區(qū)域。

優(yōu)選地，所述管理器還用于根據(jù)簇首產(chǎn)生算法，在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)生成簇首節(jié)點。

優(yōu)選地，所述管理器還用于將攜帶有管理請求的所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理通過所述匯聚節(jié)點分配到對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點；在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)，根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)，所述簇首節(jié)點動態(tài)生成網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑；根據(jù)所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑，由所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理完成所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點的信息融合，并將采集的信息返回至所述簇首節(jié)點。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)格間移動代理將每一所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點所采集的網(wǎng)格信息進行網(wǎng)格間信息融合，并將融合后的信息返回至所述匯聚節(jié)點。

本發(fā)明有如下優(yōu)點：本發(fā)明提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法，采用地理信息網(wǎng)格方法將整個wsns區(qū)域劃分為正方形的多個網(wǎng)格，相鄰網(wǎng)格中個的任意兩個節(jié)點均距離一跳；由網(wǎng)格內(nèi)移動代理和網(wǎng)格間移動代理這兩種不同類型的移動代理來完成管理信息的收集。通過移動代理代替了c/s模式中復(fù)雜的控制命令，由此保證了任務(wù)執(zhí)行的實時性，同時降低了能耗。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示本發(fā)明一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法的流程圖；

圖2所示本發(fā)明另一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法的流程圖；

圖3所示為本發(fā)明提供的地理網(wǎng)格區(qū)域劃分的原理圖；

圖4所示本發(fā)明一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的原理圖；

圖5所示本發(fā)明一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的應(yīng)用場景示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1所示本發(fā)明一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法包括以下步驟：

步驟s1：根據(jù)網(wǎng)格生成算法，將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個地理網(wǎng)格區(qū)域；

在本實施例中，所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域為面積相等且相鄰的正方形地理網(wǎng)格區(qū)域。

步驟s2：生成多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理，由所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理實現(xiàn)對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格內(nèi)信息融合；

步驟s3：在完成網(wǎng)格內(nèi)信息融合后，生成網(wǎng)格間移動代理，并由所述網(wǎng)格間移動代理實現(xiàn)所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域之間的網(wǎng)格間信息融合。

在本實施例中，采用地理信息網(wǎng)格方法將整個wsns區(qū)域劃分為正方形的多個網(wǎng)格，相鄰網(wǎng)格中個的任意兩個節(jié)點均距離一跳；由網(wǎng)格內(nèi)移動代理和網(wǎng)格間移動代理這兩種不同類型的移動代理來完成管理信息的收集。通過移動代理代替了c/s模式中復(fù)雜的控制命令，由此保證了任務(wù)執(zhí)行的實時性，同時降低了能耗。

圖2所示本發(fā)明一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法的流程圖。如圖2所示，本發(fā)明的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法包括以下步驟：

步驟s10：根據(jù)網(wǎng)格生成算法，將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個地理網(wǎng)格區(qū)域；

具體地，在本實施例中，在監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)，按照相應(yīng)的網(wǎng)格生成算法，將監(jiān)測區(qū)域劃分為面積相等且相鄰的正方形地理網(wǎng)格區(qū)域，每個地理網(wǎng)格區(qū)域包括多個節(jié)點。

進一步地，圖3所示為本發(fā)明提供的地理網(wǎng)格區(qū)域劃分的原理圖，如圖3所示，設(shè)無線傳感器的監(jiān)測區(qū)域a的面積為m，假設(shè)將不規(guī)則區(qū)域a嵌入一個矩形進行分析。以區(qū)域的左下角為原點，把區(qū)域a均勻分割成多個邊長為r的正方形網(wǎng)格，則整個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)格構(gòu)造及編號規(guī)則如圖3所示。

這里，我們首先給出兩個定義：

相鄰節(jié)點：任意兩個可以通信距離為1跳的節(jié)點稱為相鄰節(jié)點。

相鄰網(wǎng)格：若兩個網(wǎng)格內(nèi)的任意兩個節(jié)點都互為相鄰節(jié)點，則稱這兩個網(wǎng)格為相鄰網(wǎng)格。

如圖3所示，為了使中心網(wǎng)格可以與周圍8個網(wǎng)格互為相鄰網(wǎng)格，以節(jié)點的通信半徑作為相鄰網(wǎng)格中任意兩節(jié)點的最遠距離，則可知網(wǎng)格的邊長r與節(jié)點通信半徑r的關(guān)系必須滿足：

(2·r)²+(2·r)²≤r²(1)

則可得出優(yōu)選地，節(jié)點通過gps模塊或其他已知方法獲得自己在網(wǎng)絡(luò)中的坐標[x,y]，則依據(jù)公式(2)計算自己所屬的網(wǎng)格序號[cx,cy]。其中，表示向上取整符號。例如，網(wǎng)格g1的序號為[1,1]。

步驟s20：根據(jù)簇首產(chǎn)生算法，在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)生成簇首節(jié)點；

具體地，在每個網(wǎng)格內(nèi)都按簇首(clusterhead)產(chǎn)生算法生成一個簇首節(jié)點，負責(zé)對本網(wǎng)格內(nèi)各節(jié)點的信息采集和管理，每對相鄰網(wǎng)格內(nèi)的任意兩個節(jié)點間均可直接通信。在本實施例中，通過能量均衡策略生成簇首節(jié)點。

具體地，，當(dāng)節(jié)點被劃分到網(wǎng)格之后，需立即獲知自己的地理坐標、所屬網(wǎng)格序號、剩余能量和節(jié)點狀態(tài)。其中，節(jié)點狀態(tài)分為3種：初始態(tài)、簇成員、簇頭。初始時，節(jié)點將自己的狀態(tài)設(shè)置為初始態(tài)，每個節(jié)點都在(0,ti)的延遲內(nèi)隨機選擇一個時間發(fā)送一個簇確認消息ccm(clusterconfirmmessage)，ccm信息格式為：[節(jié)點id、所屬網(wǎng)格id、地理坐標、剩余能量、節(jié)點狀態(tài)]。

ccm為一跳之內(nèi)的廣播消息，網(wǎng)格內(nèi)每個節(jié)點通過交換ccm消息獲知本網(wǎng)格內(nèi)所有節(jié)點的詳細參數(shù)信息，并在節(jié)點緩存(cache)中建立ccm表，表中的每一行即是網(wǎng)格內(nèi)鄰居節(jié)點的ccm信息。每個節(jié)點依據(jù)ccm表比較自己與其他鄰居節(jié)點的剩余能量信息，若發(fā)現(xiàn)自己剩余能量最大，則將節(jié)點狀態(tài)設(shè)為簇頭態(tài)，并在ti延遲結(jié)束后廣播發(fā)送簇頭消息chm(clusterheadmessage)。chm信息格式為：[節(jié)點id、所屬網(wǎng)格、地理坐標、節(jié)點狀態(tài)]。接收到chm消息的網(wǎng)格內(nèi)節(jié)點隨即將自身狀態(tài)設(shè)置為簇成員狀態(tài)，至此簇結(jié)構(gòu)形成。

簇首節(jié)點的選取時基于最大剩余能量，簇首節(jié)點負責(zé)對本網(wǎng)格內(nèi)所有節(jié)點的管理，由此形成一個層次化的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)。簇首節(jié)點將消耗比簇內(nèi)成員節(jié)點更多的能量，為了實現(xiàn)能耗均衡，優(yōu)選地，本申請采取如下的簇首輪換策略：設(shè)置多級能量閥值ei,(i＝1,…,n)，當(dāng)簇首節(jié)點發(fā)現(xiàn)自己的剩余能量達到閥值e1時，立刻將自身狀態(tài)設(shè)為初始態(tài)，隨即發(fā)出ccm消息，收到此ccm消息的網(wǎng)格內(nèi)節(jié)點若發(fā)現(xiàn)其節(jié)點id為簇頭，則立刻開始新一輪的簇頭選擇過程。若簇內(nèi)所有節(jié)點的剩余能量均達到閥值e1，則閥值e1自動降為e2，重新開始簇頭選擇過程。

為了防止簇頭故障或失敗，簇頭需定期的廣播chm以聲明自己的存在，若簇內(nèi)成員節(jié)點發(fā)現(xiàn)簇頭的廣播消息超過時間閥值tt仍未到達，則認為簇頭失敗，網(wǎng)格內(nèi)所有節(jié)點重新開始新一輪簇頭的選擇過程。

步驟s30：由管理器生成所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理；

步驟s40：將攜帶有管理請求的所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理通過匯聚節(jié)點分配到對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點；

步驟s50：在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)，根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)，所述簇首節(jié)點動態(tài)生成網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑；

步驟s60：根據(jù)所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑，由所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理完成所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點的信息融合，并將采集的信息返回至所述簇首節(jié)點；

步驟s70：在完成網(wǎng)格內(nèi)信息融合后，由所述匯聚節(jié)點生成所述網(wǎng)格間移動代理；

步驟s80：由所述網(wǎng)格間移動代理將每一所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點所采集的網(wǎng)格信息進行網(wǎng)格間信息融合，并將融合后的信息返回至所述匯聚節(jié)點。

本發(fā)明提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理方法利用兩種類型的移動代理來分別進行網(wǎng)內(nèi)傳感節(jié)點進行層次化的融合。與c/s和基于簇的管理模型相比，具有以下優(yōu)勢：

(1)節(jié)能與能量均衡。c/s模型中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分別向匯聚sink節(jié)點發(fā)送管理信息，容易形成網(wǎng)絡(luò)流量的大規(guī)?！袄擞俊焙蛿?shù)據(jù)分組的發(fā)送與接收沖突，從而造成數(shù)據(jù)分組的丟失重傳和排隊時間的增加，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能耗的極大增加?；诖厥椎墓芾砟Ｐ椭懈鞔貎?nèi)節(jié)點也按照類似于c/s模型中的計算模式向簇首發(fā)出管理信息，面臨著同樣的問題。本發(fā)明采用基于移動代理的計算模型，考慮了sink節(jié)點與各簇首節(jié)點的路由選擇問題。同時，為防止簇首節(jié)點由于任務(wù)過重導(dǎo)致能量過早耗盡，采用輪換制的簇首選舉策略，一定范圍內(nèi)實現(xiàn)了負載平衡。

(2)數(shù)據(jù)融合與拓撲發(fā)現(xiàn)。wsns中各節(jié)點將以較大概率產(chǎn)生較高的數(shù)據(jù)冗余度，不經(jīng)處理直接傳輸會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能的急劇下降。本發(fā)明采用二次融合策略，極大的減少了網(wǎng)絡(luò)的傳輸開銷。同時，網(wǎng)格內(nèi)通過簇首節(jié)點之間分別向sink節(jié)點傳遞chm表實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)抽象拓撲圖在sink節(jié)點的建立。sink節(jié)點可獲得整個網(wǎng)絡(luò)的虛擬拓撲關(guān)系，從而對整個網(wǎng)絡(luò)進行更有效的管理。

(3)帶寬利用和數(shù)據(jù)延遲。移動代理可在本地處理數(shù)據(jù)和進行融合，極大的節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬。移動代理在進行遷移的過程中并不需要整個wsns都處于活躍狀態(tài)，而只需與相關(guān)節(jié)點之間進行短暫的連接。這樣，可以擴展算法性能，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點可周期性的進入休眠狀態(tài)，進一步減少網(wǎng)絡(luò)能耗。wsns對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求較高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑出現(xiàn)問題，而節(jié)點又距離sink節(jié)點多跳的環(huán)境下，很難保證數(shù)據(jù)以較小的延遲被發(fā)送至sink節(jié)點。移動代理可在本地對數(shù)據(jù)進行處理，對環(huán)境具有良好的適應(yīng)能力，可很快的將相關(guān)信息傳遞至sink節(jié)點。

(4)可擴展性。當(dāng)有新節(jié)點被部署進入網(wǎng)絡(luò)時，節(jié)點可立即啟動簇首建立算法的流程，從而產(chǎn)生新的簇首，新節(jié)點可很快的加入到相關(guān)的網(wǎng)格中，并不需要進行太多的算法處理。

圖4所示本發(fā)明一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的原理圖；圖5所示本發(fā)明一實施例提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的應(yīng)用場景示意圖。如圖4所示，本發(fā)明提供的基于地理網(wǎng)格和移動代理的無線傳感網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)包括管理器10和匯聚節(jié)點20。所述管理器10用于根據(jù)網(wǎng)格生成算法將監(jiān)測區(qū)域劃分為多個地理網(wǎng)格區(qū)域，還用于生成多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理，通過所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理實現(xiàn)對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格內(nèi)信息融合；所述匯聚節(jié)點20用于生成網(wǎng)格間移動代理，并通過所述網(wǎng)格間移動代理實現(xiàn)所述多個地理網(wǎng)格區(qū)域之間的網(wǎng)格間信息融合。

具體地，在本實施例中，在監(jiān)測區(qū)域范圍內(nèi)，按照相應(yīng)的網(wǎng)格生成算法，將監(jiān)測區(qū)域劃分為面積相等且相鄰的正方形地理網(wǎng)格區(qū)域，每個地理網(wǎng)格區(qū)域包括多個節(jié)點。

進一步地，所述管理器還用于根據(jù)簇首產(chǎn)生算法，在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)生成簇首節(jié)點。具體地，在每個網(wǎng)格內(nèi)都按簇首(clusterhead)產(chǎn)生算法生成一個簇首節(jié)點，負責(zé)對本網(wǎng)格內(nèi)各節(jié)點的信息采集和管理，每對相鄰網(wǎng)格內(nèi)的任意兩個節(jié)點間均可直接通信。在本實施例中，通過能量均衡策略生成簇首節(jié)點。

進一步地，所述管理器還用于將攜帶有管理請求的所述多個網(wǎng)格內(nèi)移動代理通過所述匯聚節(jié)點分配到對應(yīng)的所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點；在每個所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)，根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)，所述簇首節(jié)點動態(tài)生成網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑；根據(jù)所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理遷移路徑，由所述網(wǎng)格內(nèi)移動代理完成所述地理網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點的信息融合，并將采集的信息返回至所述簇首節(jié)點。

進一步地，所述網(wǎng)格間移動代理將每一所述地理網(wǎng)格區(qū)域的所述簇首節(jié)點所采集的網(wǎng)格信息進行網(wǎng)格間信息融合，并將融合后的信息返回至所述匯聚節(jié)點。

在本申請中，管理器是網(wǎng)絡(luò)管理的起點，可提供面向用戶的圖形界面窗口gui，負責(zé)網(wǎng)格內(nèi)移動代理的產(chǎn)生并向wsns發(fā)出管理請求。匯聚節(jié)點位于wsns中，是wsns的一部分。在wsns的網(wǎng)絡(luò)管理中，匯聚節(jié)點負責(zé)與管理器的通信，是所有網(wǎng)格內(nèi)簇首節(jié)點的上級節(jié)點，負責(zé)網(wǎng)內(nèi)所有被管節(jié)點管理信息的匯總。管理器和匯聚節(jié)點之間可通過光纖、衛(wèi)星等方式直連或間接連接。網(wǎng)格的主要作用在于劃分同級別移動代理的工作域，以實現(xiàn)多個移動代理之間的分工與協(xié)作。每個網(wǎng)格中的簇首節(jié)點負責(zé)對整個網(wǎng)格的管理和信息的采集，整個網(wǎng)絡(luò)可形成一個層次化的管理框架。

所采用的移動代理包結(jié)構(gòu)及描述如表1所示：

表1移動代理ma的包結(jié)構(gòu)與描述

其中，agenttypeid表示ma的類型標志，0表示此ma為網(wǎng)格內(nèi)ma，1則表示此ma為網(wǎng)格間ma。gridid表示ma所歸屬的網(wǎng)格。lifetime表示此ma的生存時間，當(dāng)ma在設(shè)定時間內(nèi)沒有返回簇首節(jié)點時，認為該ma自動死亡，簇首會在其緩存中提取ma的相應(yīng)代碼并重新發(fā)送該ma完成相應(yīng)的任務(wù)。

在本實施例中，采用地理信息網(wǎng)格方法將整個wsns區(qū)域劃分為正方形的多個網(wǎng)格，相鄰網(wǎng)格中個的任意兩個節(jié)點均距離一跳；由網(wǎng)格內(nèi)移動代理對本網(wǎng)格內(nèi)的節(jié)點進行信息融合操作，由網(wǎng)格間移動代理這所有網(wǎng)格的簇首節(jié)點進行二次信息融合操作。通過移動代理代替了c/s模式中復(fù)雜的控制命令，由此保證了任務(wù)執(zhí)行的實時性，同時降低了能耗。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分流程，并依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬于發(fā)明所涵蓋的范圍。