[發明專利]環境監測物聯網感知層能量高效利用的成簇方法

有效

• 申請號: 201110341207.1
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102395173A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 紀志成;朱紹文;高春能;王艷
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04L29/08;H04L12/18;H04L12/56
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

1.環境監測物聯網感知層能量高效利用的成簇方法，其特征是包含以下步驟：

1)傳感器節點分布區域的劃分：基站根據最優簇頭數目M_opt將傳感器節點分布的區域進行劃分，并且對劃分的網格進行編號；

2)選擇候選簇頭：計算每個劃分的網格內節點平均分布的坐標點，然后以該坐標點為圓心，進一步計算出候選簇頭節點的選擇半徑R_c，縮小簇頭節點的選擇范圍；

3)確定每個網格中的簇頭：選擇所述圓形區域內剩余能量最大的節點為簇頭節點；

4)簇的建立：簇頭節點廣播自身成為簇頭的消息，其他節點接收到消息后，根據劃分的網格編號，加入相應的簇頭；

5)穩定的數據傳輸：每個網格中的非簇頭節點在自身分配的不同的TDMA時間間隙內向各自的簇頭節點發送采集的數據以及自身的剩余能量，簇頭節點保存每個節點的剩余能量值，并融合采集的數據，然后將融合后的數據傳送到基站；

6)簇頭的更換：簇頭節點在將數據發送到基站后，判斷自身的剩余能量是否大于設置的能量閾值E_th，若是，則繼續擔任簇頭；若不是，則進行簇頭的重新選舉。

2.根據權利要求1所述的環境監測物聯網感知層能量高效利用的成簇方法，其特征是，步驟1具體為：基站首先向各個節點廣播幀檢測請求數據包，節點在收到幀檢測請求數據包后向基站傳回自身的信息，包括節點的ID號、節點的能量值和坐標位置；基站收到回復信息后，根據最優簇頭數目M_opt將傳感器節點分布的區域進行網格劃分；已知傳感器節點的總數目N，最優簇頭數目M_opt，節點分布的坐標位置(X_i，Y_i)，基站根據N，M_opt，(X_i，Y_i)將傳感器節點分布的區域劃分為具有相同數目傳感器節點的網格區域，將劃分的網格編號，并且在網格內所有節點的消息序列中添加所述編號。

3.根據權利要求2所述的環境監測物聯網感知層能量高效利用的成簇方法，其特征是，步驟2具體為：根據節點的位置坐標，計算每個網格內所有傳感器節點平均分布的坐標位置(X_m，Y_m)；然后以該坐標點為圓心，計算出候選簇頭的選擇半徑R_c，進一步縮小簇頭的選擇范圍。

4.根據權利要求1所述的環境監測物聯網感知層能量高效利用的成簇方法，其特征是，步驟4具體為：簇頭節點采用基于CSMA/CA的MAC協議向本網格內其他節點發布成為簇頭節點的消息，其他節點接收到消息后，根據劃分的網格編號發送請求加入該簇頭的消息。

5.根據權利要求1所述的環境監測物聯網感知層能量高效利用的成簇方法，其特征是，步驟5具體為：簇頭在接收到所在網格中其他節點加入簇頭的消息后，會產生TDMA定時信息，并通知所在網格中的非簇頭節點；簇頭節點在接收不同的數據后進行融合，減低冗余度，然后將數據傳送到基站。

6.根據權利要求2所述的環境監測物聯網感絡知層能量高效的成簇方法，其特征是，在步驟2為圓形區域內的節點設置能量閾值E_th，能量閾值E_th的大小是簇頭節點在一輪中接收數據且進行一次數據融合，并將數據發送到基站所需的能量。

7.根據權利要求1所述的環境監測物聯網感知層能量高效利用的成簇方法，其特征是，步驟6具體為：當簇頭節點的能量小于能量閾值E_th時，廣播退出簇頭的消息，原簇頭節點根據剩余能量列表，重新選擇相應的網格中圓形區域內能量大于能量閾值E_hh且能量值最大的節點作為新的簇頭節點；如果能量均小于能量閾值E_th，則產生報警信息，提醒管理人員補充能量或者更換電池。