[發明專利]無線傳感器網絡非均勻成簇方法

有效

• 申請號: 201410758049.3
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104661274B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 李秀華;李金蘭;康琳;司紅江;張英海;王衛東
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發明提供了一種無線傳感器網絡非均勻成簇方法，其中方法包括：基站獲取無線傳感器與基站間的距離；所述基站根據無線傳感器的初始能量和所述無線傳感器與基站間的距離，采用混沌粒子群成簇方法，確定無線傳感器成簇信息，并將所述無線傳感器成簇信息發送給所述無線傳感器；所述無線傳感器根據所述無線傳感器成簇信息進行成簇，形成簇頭無線傳感器和簇點無線傳感器；所述簇頭無線傳感器接收所述簇點無線傳感器感知的數據，并將所述感知的數據進行融合，進而將所述融合后的數據發送給所述基站。通過本發明提供的無線傳感器網絡非均勻成簇方法，能夠使得非均勻成簇方法更加合理，網絡的能耗降低，同時能夠避免“早熟”和“熱點”現象的出現。

技術領域

本發明涉及網絡通信技術領域，尤其涉及一種無線傳感器網絡非均勻成簇方法。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，簡稱WSN)是一種低成本、低功耗、多功能的新型的無線網絡。隨著無線通信、超大規模集成電路的發展，無線傳感器網絡廣泛應用于多個領域，比如說環境監測、目標跟蹤、智慧城市、智慧醫療等領域。無線傳感器網絡中的傳感器通常具有數據感知、收集和傳輸的功能，同時傳感器節點還具有數據融合的功能，由于無線傳感器網絡中傳感器自身的能量，計算能力，存儲能力和通信能力等方面的限制，通常將目標區域內的無線傳感器以一定的方式組織起來，完成感知監測任務并最大限度的延長無線傳感器網絡的生存時間。

在平面拓撲結構中，長距離的數據包傳輸會消耗很多的能量，進而減少網絡的生存時間，故而將無線傳感器網絡中的無線傳感器劃分成簇，不僅可以有效降低網絡的能耗，延長網絡壽命，還可以增強網絡的拓展性，有利于數據的融合。在無線傳感器網絡中，為了提高網絡效能，增強網絡的可擴展性，通常將無線傳感器網絡中的傳感器劃分成簇，現有技術中成簇的算法主要為均勻成簇算法和非均勻成簇算法。

在均勻成簇算法中，由于離基站較近的簇頭要承擔更多的數據轉發任務，能量消耗要遠遠大于離基站較遠的簇頭，導致整個網絡能耗的不均勻，使得離基站較近的簇頭會因為能耗過大而較早的死亡，這個現象就稱之為“熱點”現象。在非均勻成簇算法中，使得離基站較近的簇頭形成較小的簇，降低簇內能耗，使得簇頭可以有較多的能量完成簇間數據包的轉發任務，非均勻成簇算法只考慮簇頭的自身條件，且常常會進入局部最優，從而影響算法的性能，這個現象稱為“早熟”現象。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種無線傳感器網絡非均勻成簇方法，能夠使得非均勻成簇方法更加合理，網絡的能耗降低，同時能夠避免“早熟”和“熱點”現象的出現。

本發明提供一種無線傳感器網絡非均勻成簇方法，包括：

基站獲取無線傳感器與基站間的距離；

所述基站根據無線傳感器的初始能量和所述無線傳感器與基站間的距離，采用混沌粒子群成簇方法，確定無線傳感器成簇信息，并將所述無線傳感器成簇信息發送給所述無線傳感器；

所述無線傳感器根據所述無線傳感器成簇信息進行成簇，形成簇頭無線傳感器和簇點無線傳感器；

所述簇頭無線傳感器接收所述簇點無線傳感器感知的數據，并將所述感知的數據進行融合，進而將所述融合后的數據發送給所述基站。

進一步地，所述基站獲取無線傳感器與基站間的距離的步驟，包括：

所述無線傳感器向所述基站發送預設的信息；

所述基站根據預設的信息，確定所述無線傳感器的信號強度；

所述基站根據所述無線傳感器的信號強度，計算所述無線傳感器與所述基站間的距離。

進一步地，所述混沌粒子群方法，具體為：

獲取粒子群中粒子的適應度值；

根據所述粒子的適應度值，計算平均粒子間距和適應度方差；