[發(fā)明專利]一種WSN分布式非均勻分簇方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210166856.7
• 申請(qǐng)日: 2012-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN102665251A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳玉成;謝璐;王煒;馮珊;江濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/10
• 分類號(hào): H04W40/10;H04W40/24;H04W84/18
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1.一種WSN分布式非均勻分簇方法，包括：

步驟1：設(shè)置網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景；

在預(yù)設(shè)的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)分布N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，在該監(jiān)測(cè)區(qū)域外布置一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)具有唯一的身份標(biāo)識(shí)號(hào)；

步驟2：網(wǎng)絡(luò)初始化；

各節(jié)點(diǎn)通過廣播“初始化消息”建立“鄰居節(jié)點(diǎn)列表”，所述“鄰居節(jié)點(diǎn)列表”中包括鄰居節(jié)點(diǎn)身份標(biāo)識(shí)號(hào)、鄰居節(jié)點(diǎn)離網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離；

其特征在于：

步驟3：計(jì)算候選概率；

每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)按照公式(1)計(jì)算自己成為候選簇首的概率，

s_i.P＝P₀×Di×Ei????(1)

其中s_i.P表示傳感器節(jié)點(diǎn)Si的候選概率，P₀是傳感器節(jié)點(diǎn)成為候選簇首的初始概率，Di為傳感器節(jié)點(diǎn)Si的位置因子，Ei為傳感器節(jié)點(diǎn)Si的平均能量因子，且其中，D_max和D_min分別表示網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)的最大距離和最小距離，s_i.dist為傳感器節(jié)點(diǎn)Si到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的距離，s_i.E_res為傳感器節(jié)點(diǎn)Si的剩余能量，E_ave為全網(wǎng)平均剩余能量；

步驟4：產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)判斷是否成為候選簇首；

每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)μ，μ∈(0，1)，如果傳感器節(jié)點(diǎn)Si產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)μ＜s_i.P，則成為候選簇首，否則進(jìn)入休眠狀態(tài)；

步驟5：競(jìng)選最終簇首；

候選簇首按照公式(2)計(jì)算自己的等待時(shí)間，按照公式(3)計(jì)算自己的競(jìng)爭(zhēng)半徑；

si.T=[α(si.NegN)+(1-α)(1-si.Eressi.E0)]×Cr×T0---(2)]]>

si.RC=[1-c1×(dmax-si.distdmax-dmin)-c2×(si.E0-si.Eressi.E0)-c3×(si.NegN)]×Rmax---(3)]]>

其中s_i.T表示傳感器節(jié)點(diǎn)Si的等待時(shí)間，α是(0，1)的常數(shù)，s_i.Neg表示傳感器節(jié)點(diǎn)Si的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)目，s_i.E₀為傳感器節(jié)點(diǎn)Si的初始能量，C_r是(0.9，1)的隨機(jī)數(shù)，T0為時(shí)間常數(shù)，s_i.R_C是傳感器節(jié)點(diǎn)Si的競(jìng)爭(zhēng)半徑，d_max和d_min分別表示網(wǎng)絡(luò)模型中傳感器節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)距離的最大值和最小值，R_max是候選簇首競(jìng)爭(zhēng)半徑的最大值，c1，c2，c3為(0，1)的常數(shù)；

候選簇首中的傳感器節(jié)點(diǎn)Si如果在等待時(shí)間s_i.T內(nèi)收到其他候選簇發(fā)出的競(jìng)選成功消息，則退出競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入休眠狀態(tài)；否則，傳感器節(jié)點(diǎn)Si成為最終簇首，并在等待時(shí)間s_i.T結(jié)束時(shí)刻以競(jìng)爭(zhēng)半徑s_i.R_C廣播競(jìng)選成功消息；

步驟6：加入簇首；

喚醒所有處于休眠狀態(tài)的非簇首節(jié)點(diǎn)，讓非簇首節(jié)點(diǎn)按照公式(4)計(jì)算能耗函數(shù)值；

W(j,i)=β×(si.Eressi.E0)+(1-β)×(si.RCd(i,j))---(4)]]>

其中i∈CH，CH為最終簇首節(jié)點(diǎn)的集合；j∈CM，CM為非簇首節(jié)點(diǎn)的集合；d(i，j)表示非簇首節(jié)點(diǎn)s_j與最終簇首節(jié)點(diǎn)s_i之間的距離，β是(0，1)的權(quán)重常數(shù)，W(j，i)即為非簇首節(jié)點(diǎn)s_j相對(duì)于最終簇首節(jié)點(diǎn)簇首節(jié)點(diǎn)s_i的能耗函數(shù)值；

非簇首節(jié)點(diǎn)s_j選擇集合CM中能耗函數(shù)值最大的一個(gè)最終簇首節(jié)點(diǎn)作為自己的簇頭并加入。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種WSN分布式非均勻分簇方法，其特征在于：P₀＝0.4，c1＝0.25，c2＝0.3，c3＝0.2，α＝0.3，β＝0.5，且E_elec＝50nJ/bit，ε_fs＝10pJ/(bit·m²)。