[發明專利]一種多Sink節點移動的無線傳感網生存時間優化方法

有效

• 申請號: 201310701107.4
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103686922B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 王章權;陳友榮;任條娟;尉理哲;許森
• 申請（專利權）人: 浙江樹人大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/20;H04W84/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 陳昱彤

1.一種多Sink節點移動的無線傳感網生存時間優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：網關節點收集各Sink節點和各傳感節點的位置信息，以及收集各傳感節點的剩余能量信息，并將無線傳感網的監測區域分成大小一致的網格；

步驟二：網關節點計算每一個網格的潛能值；

步驟三：網關節點計算各Sink節點需要停留的所有錨點，獲得一個錨點集合；

步驟四：網關節點將錨點集合中的錨點分配給M個簇，M的取值為Sink節點的數量；根據分簇的結果，將每一個Sink節點分配到對應的簇中；

步驟五：網關節點計算每一個分配到對應簇中的Sink節點經過簇內的所有錨點的最短移動路徑，并將各最短移動路徑廣播通知各對應的Sink節點；

步驟六：所有Sink節點同時沿著各自的最短移動路徑相應地采用靜態收集或移動收集的方法收集傳感節點的數據；

步驟七：完成一個時間周期的數據收集后，網關節點重新收集各傳感節點的剩余能量信息；如果無線傳感網各傳感節點的能量耗盡，則結束，否則網關節點返回執行步驟二；

其中，所述步驟三包含如下步驟：

a1)在整個無線傳感器的監測區域內的所有網格中選擇潛能值最大的網格的中心作為當前錨點，記錄當前錨點所在網格的潛能值P^*(1)，將當前錨點加入到一個此時為空的錨點集合P中；

a2)以當前錨點為當前匯聚點，確定到該當前匯聚點的最小傳輸跳數不超過2的所有傳感節點，這些傳感節點的最大通信覆蓋區域內的所有網格構成集合Q₁；按式(2)所示方法，將集合Q₁中的各個網格的潛能值分別減去當前錨點所在網格的潛能值P^*，由此相應地得到集合Q₁中各網格的新的潛能值：

P(v)＝P(v)-P^*,v∈Q₁(2)

式(2)中，P(v)表示網格v的潛能值，Q₁表示在到當前匯聚點的最小傳輸跳數不超過2的所有傳感節點的最大通信覆蓋區域內所有網格的集合，v表示在集合Q₁中的一個網格，P^*表示當前錨點的潛能值；

a3)如果無線傳感網的監測區域內的所有網格的最大潛能值小于等于判決因子ε和步驟a1)所述的潛能值P^*(1)的乘積，則執行步驟a5)，否則執行步驟a4)，ε的取值范圍為0.1-0.9；

a4)重新在無線傳感網的監測區域內的所有網格中選擇潛能值最大的網格的中心作為新的當前錨點，將新的當前錨點加入到錨點集合P中，然后返回執行步驟a2)；

a5)計算每個傳感節點到錨點集合P中每一個錨點的最小傳輸跳數，如果無線傳感網中存在到錨點集合P中的所有錨點的最小傳輸跳數都大于2的傳感節點，則將這些傳感節點作為孤立節點，并執行步驟a6)；否則輸出錨點集合P，結束錨點的選擇；

a6)將無線傳感網的監測區域內的所有網格的潛能值歸零，通過式(4)重新計算無線傳感網的監測區域內的所有網格的潛能值，并返回執行步驟a5)：

$P\left(v\right)=x_1\underset{j\∈G\left(v\right)}{\Σ}\exp \left(-{\mathrm{\α}}_1{d}_{vj}/d_{\max }\right)+x_2\underset{j\∈G\left(v\right)}{\Σ}\exp \left(-{\mathrm{\α}}_2{E}_{initial}/\mathrm{Re}\left(j\right)\right)---\left(4\right)$

式(4)中，P(v)表示網格v的潛能值，d_vj表示在集合G(v)中的孤立傳感節點j到網格v的網格中心grid_v的距離，grid_v表示網格v的網格中心，G(v)表示在無線傳感網的監測區域內到網格v的網格中心grid_v的距離不超過d_max的所有孤立傳感節點的集合，d_max表示孤立傳感節點的最大通信距離，Re(j)表示孤立傳感節點j的剩余能量，E_initial表示孤立傳感節點的初始能量；α₁表示距離潛能因子，取值范圍為1～3；α₂表示剩余能量潛能因子，取值范圍為1～3；x₁表示距離權重因子，取值范圍為0-1；x₂表示剩余能量權重因子,x₂＝1-x₁。