無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及仿真方法，所述信道模型構(gòu)建方法包括：在測試區(qū)域設(shè)置一發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點；獲取發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點在相距一定距離時的接收信號強度；獲取不同高度、水平距離和方向下的多個接收信號強度；根據(jù)多個接收信號強度獲取傳播路徑損耗；根據(jù)傳播路徑損耗和發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離構(gòu)建信道模型；所述仿真方法包括將獲取的所述對數(shù)距離路徑損耗模型寫入COOJA場景文件，加載測試所用的發(fā)射節(jié)點、接收節(jié)點以及COOJA場景文件，以模擬仿真所需的地形環(huán)境下的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明可構(gòu)建當前地形環(huán)境下的路徑損耗模型，并可以模擬實驗所用的節(jié)點在特定地形環(huán)境下的組網(wǎng)，進行網(wǎng)絡(luò)性能評估。
【專利說明】
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及無線傳感網(wǎng)絡(luò)測試及仿真技術(shù)領(lǐng) 域，具體為一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及仿真方法。
【背景技術(shù)】 陽00引無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor化twork，WSN)由自組織的傳感器節(jié)點組成， 可W用于對指定區(qū)域內(nèi)的各種信號進行監(jiān)測。無線信道與其工作的環(huán)境有密切的聯(lián)系，在 不同的環(huán)境和不同的天線高度的條件下，信號傳輸相同的距離所產(chǎn)生的傳播損耗會有顯著 的不同，因此也會導(dǎo)致信號在此條件下的最大可傳輸距離不同。在許多應(yīng)用中，需要將大量 的傳感器節(jié)點布設(shè)于地表或低空物體上，而在近地無線通信中，由于地形的復(fù)雜和信號在 地表傳播的不確定性，現(xiàn)有傳播模型無法準確地對信道特性進行預(yù)測，因此無法預(yù)測節(jié)點 之間的鏈路質(zhì)量和連通性，運使得無線傳感網(wǎng)的部署變得十分困難。
[0003] 無線信道模型主要有Ξ種：一是通過分析無線電磁波傳播理論的方法建立的 確定性模型；二是是建立在測試數(shù)據(jù)和經(jīng)驗公式基礎(chǔ)上的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?；Ξ是把確定性方法 用于經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯?dǎo)出的公式的半經(jīng)驗半確定性模型。典型的確定性模型有化egami模型、 Walfish-Bertoni模型、C0ST231模型、雙射線模型和多射線模型等；典型的經(jīng)驗?zāi)Ｐ陀?Okumura-Hata模型、C0ST231-Hata模型和對數(shù)距離路徑損耗模型等。在實際應(yīng)用中，經(jīng)常 采用半經(jīng)驗半確定性模型對特定環(huán)境中的無線信號傳播特性進行預(yù)測。
[0004] 通過網(wǎng)絡(luò)仿真軟件模擬現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，對網(wǎng)絡(luò)性能進行評估是提高網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部署 質(zhì)量的有效手段。但目前的無線傳感網(wǎng)仿真研究往往是在很多假設(shè)條件下進行的，采用理 論化和理想化的模型來進行仿真，運使得許多研究結(jié)果與實際應(yīng)用有較大的差別。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信 道模型構(gòu)建方法及仿真方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中信道模型及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部署與實際應(yīng)用偏 差大問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu) 建方法，所述信道模型構(gòu)建方法包括：在測試區(qū)域設(shè)置一發(fā)射節(jié)點，并在與所述發(fā)射節(jié)點相 距一定距離處設(shè)置接收節(jié)點；獲取發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點在相距所述一定距離時的接收信號 強度；調(diào)整發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的高度，水平距離和方向，獲取不同高度、水平距離和 方向下的多個接收信號強度；根據(jù)多個接收信號強度獲取傳播路徑損耗；根據(jù)所述傳播路 徑損耗和發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離構(gòu)建信道模型，即對數(shù)距離路徑損耗模型：
[0007]
[0008] 其中，d。為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的最小水平距離；d為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之 間的水平距離；Lp(d)為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離為d時的傳播路徑損耗；Lp(d。）為 發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離為d。時的傳播路徑損耗；η為路徑損耗指數(shù)；X。為由陰影 衰落引起的樣本標準差。
[0009] 優(yōu)選地，發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的水平距離范圍為Im~100m。
[0010] 優(yōu)選地，發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的相對高度范圍為5cm~Im。 W11]優(yōu)選地，發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的方向為：將W發(fā)射節(jié)點為圓屯、、發(fā)射節(jié)點與接 收節(jié)點之間的水平距離為半徑形成的圓分成四等份的四個分割線方向。
[0012] 優(yōu)選地，獲取發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間高度、水平距離和方向任意組合下的接收 信號強度。
[0013] 優(yōu)選地，W發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點在同一高度、同一方向、不同水平距離下獲取的多 個接收信號強度為一組數(shù)據(jù)，獲取每一組數(shù)據(jù)的平均值，根據(jù)所述對數(shù)距離路徑損耗模型 進行擬合分析，獲取由陰影衰落引起的樣本標準差和路徑損耗指數(shù)。
[0014] 優(yōu)選地，根據(jù)W下公式獲取傳播路徑損耗：Pf= P t-Lp(d);其中，Pt為發(fā)射節(jié)點的 發(fā)射功率，Pf為接收節(jié)點的接收功率，L p(d)為傳播路徑損耗；接收功率Pf通過接收信號強 度獲取，發(fā)射功率Pt為固定值。
[0015] 本發(fā)明還提供一種利用所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法實現(xiàn)的無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，所述仿真方法包括：判斷用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真的C00JA仿真 平臺中的節(jié)點庫中是否存在所述測試區(qū)域內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點，若是，則直接接著執(zhí) 行W下步驟，若否，則將所述測試區(qū)域內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點加入C00JA仿真平臺中的 節(jié)點庫中；將獲取的所述對數(shù)距離路徑損耗模型寫入C00JA場景文件；加載測試所用的發(fā) 射節(jié)點、接收節(jié)點W及所述C00JA場景文件，W模擬仿真所需的地形環(huán)境下的無線傳感網(wǎng) 絡(luò)。
[0016] 優(yōu)選地，將所述測試區(qū)域內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點加入C00JA仿真平臺中的節(jié)點 庫中具體包括：在C00JA的目錄中分別添加發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點使用的處理器和使用的射 頻忍片。
[0017] 如上所述，本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及仿真方法，具有 W下有益效果：
[0018] 本發(fā)明通過調(diào)整發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的高度，水平距離和方向，可W獲取不 同高度、水平距離和方向下的多個接收信號強度，在盡量減少測量次數(shù)的情況下有效提高 測量精度，并W此來構(gòu)建當前地形環(huán)境下的特定天線高度情況的路徑損耗模型，使得仿真 中的信道模型反映實際情況，可W模擬實驗所用的節(jié)點在特定地形環(huán)境下的組網(wǎng)，便于對 無線傳感網(wǎng)的部署。并通過在此地形下建立不同的拓撲，進行網(wǎng)絡(luò)性能評估。
【附圖說明】
[0019] 圖1顯示為本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法的流程示意圖。
[0020] 圖2顯示為本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021] W下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可W通過另外不同的具體實 施方式加 w實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可w基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0022] 本發(fā)明的目的在于提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及仿真方法，用 于解決現(xiàn)有技術(shù)中信道模型及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部署與實際應(yīng)用偏差大問題。W下將詳細描述本發(fā) 明的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及仿真方法的原理和實施方式，使本領(lǐng)域技 術(shù)人員不需要創(chuàng)造性勞動即可理解本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法及 仿真方法。
[0023] 無線傳感網(wǎng)絡(luò)可能工作在各種不同的環(huán)境中，因此需要對不同地形環(huán)境下的信道 特征進行表述建立特定地形下的無線傳播模型。通常需要對無線信號的強度進行測量分 析，W獲得通信時的鏈路損耗，并預(yù)測出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，運樣才能根據(jù)特定環(huán) 境下的實際信道模型指導(dǎo)無線傳感網(wǎng)的部署，W達到預(yù)期的效果。
[0024] 如圖1所示，本實施例提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，本實施例 可能需要部署在不同的環(huán)境中進行監(jiān)測，包括：平坦水泥地、城市建筑物環(huán)境、草地、輕微起 伏的±地、小山丘地形等等。需要針對特定的地形環(huán)境進行測試和路徑損耗模型的建模。具 體地，在本實施例中，所述信道模型構(gòu)建方法包括W下步驟。
[00巧]步驟S11，在測試區(qū)域設(shè)置一發(fā)射節(jié)點，并在與所述發(fā)射節(jié)點相距一定距離處設(shè)置 接收節(jié)點。優(yōu)選地，發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的水平距離范圍為Im~100m。在待測區(qū)域內(nèi) 選擇一個點放置發(fā)射節(jié)點，W發(fā)射節(jié)點為圓屯、、100m為半徑的圓作為測試場地，也就是，在 發(fā)射節(jié)點100m半徑內(nèi)的區(qū)域放置接收節(jié)點。本發(fā)明采用的測試主要由無線發(fā)射節(jié)點和無 線接收節(jié)點組成，接收節(jié)點與筆記本電腦連接，通過獲取正常通信情況下接收節(jié)點收到的 數(shù)據(jù)包的RSSI值來測試傳播路徑損耗。 陽0%] 此外，在本實施例中，選定無線傳感網(wǎng)的節(jié)點采用Silicon Ubs的SI 4432為發(fā) 射和接收的射頻忍片，采用MSP430F5438為主控制器忍片。接著執(zhí)行步驟S12。
[0027] 步驟S12,獲取發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點在相距所述一定距離時的接收信號強度，即 RSSI值?；赗SSI (^Received Si即al Strength Indication,接收信號強度指不）的無線 信號強度測試方法是一項低成本、簡單易行的測試技術(shù)，可W用來判定鏈路質(zhì)量，W及是否 增大廣播發(fā)送強度等，還可W通過接收到的信號強弱測定信號點與接收點的距離。本發(fā)明 是基于RSSI的無線信號強度測試方法來進行路徑損耗模型的構(gòu)建，利用在接收端獲取當 前信道的RSSI值來對無線鏈路進行測試，然后將多點的實測結(jié)果進行擬合建模，最終獲得 當前信道的無線鏈路損耗模型。 陽02引在步驟S12中，初始測試時，最好測試接收節(jié)點與發(fā)射節(jié)點相距屯二Im時的RSSI 值，選取特定的發(fā)射節(jié)點天線高度和接收節(jié)點天線高度進行測試。
[0029] 具體地，在本實施例中，發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的相對高度范圍為5cm~Im。發(fā) 射節(jié)點與接收節(jié)點之間的方向為：將W發(fā)射節(jié)點為圓屯、、發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的水平 距離為半徑形成的圓分成四等份的四個分割線方向，即W發(fā)射節(jié)點為圓屯、，做出4條射線， 將W發(fā)射節(jié)點為圓屯、的圓分成四個圓屯、角為90度的區(qū)域。
[0030] 步驟S13,調(diào)整發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的高度，水平距離和方向，獲取不同高度、 水平距離和方向下的多個接收信號強度；
[0031] 可W沿著相同的方向，改變接收節(jié)點與發(fā)射節(jié)點的水平距離d，進行測試，記錄不 同水平距離下的RSSI數(shù)據(jù)。
[0032] 具體地，在本實施例中，發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點的天線高度分別設(shè)置為5cm、50cm和 Im，W反映傳感器節(jié)點在貼近地面時的信號傳播情況。要進行發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點的天線 高度對等和不對等情況下的信號強度測量，即：發(fā)射節(jié)點的天線高度為5cm，接收節(jié)點的天 線高度也為5cm ;發(fā)射節(jié)點的天線高度為5cm，接收節(jié)點的天線高度為50cm ;發(fā)射節(jié)點的天 線高度為5cm，接收節(jié)點的天線高度為Im ;發(fā)射節(jié)點的天線高度為50cm，接收節(jié)點的天線高 度也為50cm ;發(fā)射節(jié)點的天線高度為50cm，接收節(jié)點的天線高度為Im ;發(fā)射節(jié)點的天線高 度為Im，接收節(jié)點的天線高度也為Im。測試時發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點的天線高度分別設(shè)定為 5cm、50cm和Im，分別反應(yīng)了不同形式的傳感網(wǎng)應(yīng)用，對于實際部署更有指導(dǎo)意義。
[0033] 進一步地，在步驟S13中，測試水平距離d分為0~10m、10m~50m、50m~100m Ξ個區(qū)間，在運Ξ個區(qū)間中的測試距離間隔分別為lm、5m和10m。因此，對于同一種天線高 度的情況，每個方向有23個測點，四個方向共有92個測點。獲取發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間 高度（天線高度）、水平距離和方向任意組合下的接收信號強度。運樣的分段測量方法能夠 在盡量減少測量次數(shù)的情況下有效提高測量精度。
[0034] 步驟S14,根據(jù)多個接收信號強度獲取傳播路徑損耗。具體地，根據(jù)W下公式獲取 傳播路徑損耗:Pf= Pt-Lp(d);其中，Pt為發(fā)射節(jié)點的發(fā)射功率，Pf為接收節(jié)點的接收功率， Lp(d)為傳播路徑損耗，它是水平距離d的函數(shù)。接收功率Pf通過接收信號強度獲取，發(fā)射 功率Pt為固定值。
[00對接收功率Pr可由測試得到的RSSI值獲得，由于發(fā)射功率固定，因此由公式Pf = Pt-Lp(d)可W求出距離發(fā)射節(jié)點水平距離為d處的傳播路徑損耗Lp(d)。
[0036] 步驟S15,根據(jù)所述傳播路徑損耗和發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離構(gòu)建信道模 型，即對數(shù)距離路徑損耗模型：
[0037]
[0038] 其中，d。為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的最小水平距離，在本實施例中取為Im ;d為 發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的水平距離；Lp(d)為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離為d時的 傳播路徑損耗；Lp(d。）為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離為d。時的傳播路徑損耗；η為路徑 損耗指數(shù)；X。為由陰影衰落引起的樣本標準差，一般認為符合零均值的高斯分布。
[0039] W發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點在同一高度、同一方向、不同水平距離下獲取的多個接收 信號強度為一組數(shù)據(jù)，獲取每一組數(shù)據(jù)的平均值，根據(jù)所述對數(shù)距離路徑損耗模型進行擬 合分析，獲取由陰影衰落引起的樣本標準差，并計算路徑損耗指數(shù)。運樣就得到了當前地形 環(huán)境下的特定天線高度情況的對數(shù)距離路徑損耗模型，使得仿真中的信道模型反映實際情 況。
[0040] 本實施例還提供一種利用所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法實現(xiàn)的無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，在本實施例中，采用C00JA軟件平臺對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行仿 真。 陽041] C00JA是一個基于java的仿真軟件，用來模擬運行著Contiki系統(tǒng)的無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)。Contiki是一種適用于微小型傳感器節(jié)點的靈活的輕量級的操作系統(tǒng)，并且可W兼 容IPv6。C00JA可W對不同硬件平臺節(jié)點組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行仿真，并且所仿真的 節(jié)點功能可W根據(jù)需求隨時擴展和變更。COOJA的運行不依賴于任何硬件設(shè)備，運使得研究 開發(fā)人員對于ConUki網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和測試變得簡單并且可控，也為算法的驗證工作提供了 可視化的便利條件。
[0042] 本實施例中的仿真方法是在本實施例中信道模型，即對數(shù)距離路徑損耗模型建立 好W后進行的，將獲取的節(jié)點和節(jié)點在需要地形下的對數(shù)距離路徑損耗模型加入C00JA中 進行仿真，具體地，在本實施例中，如圖2所示，所述仿真方法包括：
[0043] 步驟S21，判斷用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真的C00JA仿真平臺中的節(jié)點庫中是否存 在所述測試區(qū)域內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點，若是，則直接接著執(zhí)行步驟S23,若否，則接著執(zhí) 行步驟S22。 W44] C00JA中已經(jīng)內(nèi)置了許多節(jié)點，例如Tmote sky節(jié)點、Z1節(jié)點等，如果采用的是 C00JA中已有的節(jié)點，則可W直接使用，否則需要將實驗使用的節(jié)點加入C00JA的節(jié)點庫 中。
[0045] 檢查仿真所使用的節(jié)點是不是C00JA中已有的節(jié)點，在/contiki/platform目錄 中查看。如果是已有的節(jié)點，則只需寫地形場景文件即可，否則還需在庫中添加所使用的節(jié) 點。
[0046] 步驟S22,將所述測試區(qū)域內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點加入C00JA仿真平臺中的節(jié) 點庫中；將所述測試區(qū)域內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點加入C00JA仿真平臺中的節(jié)點庫中具體 包括：在C00JA的目錄中分別添加發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點使用的處理器和使用的射頻忍片。
[0047] 具體地，在/contiki/cpu/目錄中添加節(jié)點使用的處理器，在/contiki/core/ dev/目錄中加入節(jié)點使用的射頻忍片，例如，本實例中使用的MSP430F5438為主控制器忍 片在C00JA中已有，所W只需要編寫SI 4432射頻忍片的功能模塊加入C00JA中。
[0048] 步驟S23,將獲取的所述對數(shù)距離路徑損耗模型寫入C00JA場景文件。也就是將所 測地形環(huán)境的所述對數(shù)距離路徑損耗模型導(dǎo)入C00JA中。
[0049] 更近一步地，在 /contiki/tools/cooja/java/se/sics/cooja/radiomediums 目 錄中編寫反映相應(yīng)路徑損耗模型的化va類文件。
[0050] 步驟S24,加載測試所用的發(fā)射節(jié)點、接收節(jié)點W及所述C00JA場景文件，W模擬 仿真所需的地形環(huán)境下的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。也就是在仿真運行時選擇加載測試所用的節(jié)點和 帶有所需環(huán)境無線鏈路損耗情況的場景文件，運樣就能在C00JA仿真中模擬實驗所用的節(jié) 點在特定地形環(huán)境下的組網(wǎng)，并通過在此地形下建立不同的拓撲，進行網(wǎng)絡(luò)性能評估。
[0051] 本發(fā)明通過在特定地形環(huán)境下，對節(jié)點進行信號強度的測試，并采用對數(shù)距離損 耗模型對數(shù)據(jù)進行建模處理，得到無線傳感器節(jié)點在特定地形條件下的信道模型，并能在 C00JA仿真平臺上進行仿真，使得網(wǎng)絡(luò)部署人員可W基于節(jié)點在此環(huán)境中的實際鏈路損耗 情況進行部署，大大提升了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部署的有效性，便于驗證各種部署方案的優(yōu)劣。
[0052] 此外，本發(fā)明通過調(diào)整發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的高度，水平距離和方向，可W獲 取不同高度、水平距離和方向下的多個接收信號強度，在盡量減少測量次數(shù)的情況下有效 提高測量精度，并W此來構(gòu)建當前地形環(huán)境下的特定天線高度情況的路徑損耗模型，使得 仿真中的信道模型反映實際情況，可W模擬實驗所用的節(jié)點在特定地形環(huán)境下的組網(wǎng)，便 于對無線傳感網(wǎng)的部署。并通過在此地形下建立不同的拓撲，進行網(wǎng)絡(luò)性能評估。所W，本 發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0053] 上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人±皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所掲示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項】
1. 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述信道模型構(gòu)建方法包 括： 在測試區(qū)域設(shè)置一發(fā)射節(jié)點，并在與所述發(fā)射節(jié)點相距一定距離處設(shè)置接收節(jié)點； 獲取發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點在相距所述一定距離時的接收信號強度； 調(diào)整發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的高度，水平距離和方向，獲取不同高度、水平距離和方 向下的多個接收信號強度； 根據(jù)多個接收信號強度獲取傳播路徑損耗； 根據(jù)所述傳播路徑損耗和發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離構(gòu)建信道模型，即對數(shù)距離 路徑損耗模型：其中，d。為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的最小水平距離；d為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的 水平距離；Lp(d)為發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離為d時的傳播路徑損耗；Lp(d。）為發(fā)射 節(jié)點與接收節(jié)點之間的距離為d。時的傳播路徑損耗；η為路徑損耗指數(shù)；X。為由陰影衰落 引起的樣本標準差。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，其特征在于，發(fā)射節(jié) 點與接收節(jié)點之間的水平距離范圍為lm~100m。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，其特征在于，發(fā)射節(jié) 點與接收節(jié)點之間的相對高度范圍為5cm~lm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，其特征在于，發(fā)射節(jié) 點與接收節(jié)點之間的方向為：將以發(fā)射節(jié)點為圓心、發(fā)射節(jié)點與接收節(jié)點之間的水平距離 為半徑形成的圓分成四等份的四個分割線方向。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，其特征在于，獲取發(fā) 射節(jié)點與接收節(jié)點之間高度、水平距離和方向任意組合下的接收信號強度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，其特征在于，以發(fā)射 節(jié)點與接收節(jié)點在同一高度、同一方向、不同水平距離下獲取的多個接收信號強度為一組 數(shù)據(jù)，獲取每一組數(shù)據(jù)的平均值，根據(jù)所述對數(shù)距離路徑損耗模型進行擬合分析，獲取由陰 影衰落引起的樣本標準差和路徑損耗指數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法，其特征在于，根據(jù)以 下公式獲取傳播路徑損耗：匕=Pt-L p(d);其中，Pt為發(fā)射節(jié)點的發(fā)射功率，P1^為接收節(jié)點 的接收功率，L p (d)為傳播路徑損耗；接收功率匕通過接收信號強度獲取，發(fā)射功率P t為固 定值。8. -種利用權(quán)利要求1~7所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型構(gòu)建方法實現(xiàn)的無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括： 判斷用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真的COOJA仿真平臺中的節(jié)點庫中是否存在所述測試區(qū) 域內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點，若是，則直接接著執(zhí)行以下步驟，若否，則將所述測試區(qū)域內(nèi) 的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點加入COOJA仿真平臺中的節(jié)點庫中； 將獲取的所述對數(shù)距離路徑損耗模型寫入COOJA場景文件； 加載測試所用的發(fā)射節(jié)點、接收節(jié)點以及所述COOJA場景文件，以模擬仿真所需的地 形環(huán)境下的無線傳感網(wǎng)絡(luò)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，其特征在于，將所述測試區(qū)域 內(nèi)的發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點加入COOJA仿真平臺中的節(jié)點庫中具體包括：在COOJA的目錄中 分別添加發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點使用的處理器和使用的射頻芯片。
【文檔編號】H04B17/391GK105871486SQ201510028528
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月20日
【發(fā)明人】唐瑋圣, 魏建明, 馬皛源, 包開陽
【申請人】中國科學院上海高等研究院