• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2017, Vol. 53 ›› Issue (21): 16-23.doi: 10.3901/JME.2017.21.016

• 核电救灾机器人专栏 • 上一篇    下一篇

基于移动机器人的无线传感器网络高效广播策略

吴少波1,2, 丑武胜1,2, 牛建伟1,3   

  1. 1. 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室 北京 100191;
    2. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院 北京 100191;
    3. 北京航空航天大学计算机学院 北京 100191
  • 收稿日期:2017-01-29 修回日期:2017-07-06 出版日期:2017-11-05 发布日期:2017-11-05
  • 作者简介:丑武胜,男,1969年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为嵌入式机电控制、机器人技术以及人机交互控制技术。E-mail:wschou@buaa.edu.cn;牛建伟,男,1969年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为嵌入式与移动计算、传感器网络、移动流媒体、数字图像处理。E-mail:niujianwei@buaa.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展计划资助项目(973计划,2013CB035503)。

Efficient Flooding Strategy in Wireless Sensor Networks with Mobile Robots

WU Shaobo1,2, CHOU Wusheng1,2, NIU Jianwei1,3   

  1. 1. State Key Laboratory of Virtual Reality Technology and Systems, Beihang University, Beijing 100191;
    2. School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191;
    3. School of Computer Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191
  • Received:2017-01-29 Revised:2017-07-06 Online:2017-11-05 Published:2017-11-05
  • Contact: 吴少波(通信作者),男,1990年出生,博士研究生。主要研究方向为无线传感器网络、机器人通信。E-mail:wushaobo1990@126.com

摘要: 广播是无线传感器网络一项重要的操作,而网络中节点能量通常受限且通信链路不稳定。针对低占空比传感器网络中引入机器人作为可移动汇点的场景,设计了考虑延迟和能耗的高效广播策略。首先采用最小覆盖圆算法,寻找最优广播位置。然后提出了一种延迟约束的高能效广播树算法(DCEBT)。DCEBT在构造广播树时,使用新的量度来充分利用无线广播特性减小能耗,同时基于地理位置对节点进行延迟约束。结果表明,利用机器人的移动性优化广播位置可改善广播性能。而和目前常用的方法相比,DCEBT在保持延迟性能相当的条件下,能大幅提高能量效率。

关键词: 广播, 能量效率, 无线传感器网络, 延迟, 移动汇点

Abstract: Flooding is an important operation in wireless sensor networks (WSNs), but the energy of sensor nodes is usually limited and the communication links are unreliable in WSNs. An efficient flooding strategy is designed for low-duty-cycle WSNs where mobile robots act as data sinks with considering both delay performance and energy efficiency. The smallest enclosing circle algorithm is used to search the optimal flooding position. And then, a delay-constrained energy-efficient broadcasting algorithm (DCEBT) is presented. DCEBT adopts a novel metric for energy optimization, and restricts the delay of nodes based on their locations. The results show that exploiting the mobility of robots to optimize the flooding position could improve the flooding performance. And compared with common flooding schemes, DCEBT increases the energy efficiency greatly while achieving comparable delay performance.

Key words: delay, energy efficiency, flooding, mobile sinks, wireless sensor networks

中图分类号: