[發明專利]移動無線傳感器網絡中節點自適應分布式重聚類方法

有效

• 申請號: 201510638551.5
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105263149B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 徐超杰;俞暉;劉中令;夏俊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W16/24
• 分類號: H04W16/24;H04W40/00;H04W24/00;H04W84/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種移動無線傳感器網絡中節點自適應分布式重聚類方法，包括在已經聚類成簇的移動無線傳感器網絡中，節點根據慣性傳感器的數據并利用航跡推算法與粒子濾波算法對移動過程中每個時刻自身的位置進行準確估計；在每個重聚類周期開始時，節點依據其移動所遵循的運動模型及當前時刻的位置，對下一時刻自身位置進行合理預測，每個簇內邊界處非簇頭節點被允許根據網絡內其它節點的位置信息進行重聚類，從而可以保證節點在移動過程中能夠始終處于比較適合的簇當中，即與其所屬簇的簇頭節點之間的通信距離保持在合理的范圍內，使得二者之間通信時能夠保持較高的數據送達率，因此可以保證移動無線傳感器網絡的服務質量。

技術領域

本發明涉及節點重聚類方法，具體涉及移動無線傳感器網絡中節點自適應分布式重聚類方法。

背景技術

隨著移動無線傳感器網絡技術的快速發展，其在環境監測、目標跟蹤等眾多應用領域中得到了廣泛地使用，同時關于提高移動無線傳感器網絡的生命周期與服務質量等方面的研究也受到了越來越多的關注，比如在移動無線傳感器網絡中應用聚類的方法。將無線傳感器節點(以下簡稱節點)根據其位置等信息聚類成簇，并選取出合適的簇頭節點，簇內其余節點為非簇頭節點。每個簇中，非簇頭節點將采集到的信息等發送到簇頭節點，簇頭節點負責將接收到的信息進行整合，發送到信息匯聚點或者基站，并負責在簇內向非簇頭節點分發信息。相較于每個節點將采集到的信息直接發送到信息匯聚點或者基站，應用聚類的方法可以大大減少非簇頭節點的能量消耗，并能夠減少對冗余信息的發送，而簇頭節點與非簇頭節點之間的能耗差別可通過簇頭節點輪轉的方式來消除。由于節點能量有限并且不方便補充，因而節點能耗的降低可以延長整個移動無線傳感器網絡的生命周期，同時較少的冗余信息也有利于移動無線傳感器網絡服務質量的提高。因此，在基于移動無線傳感器網絡的應用當中，聚類的方法具有極大的發展前景。

然而移動無線傳感器網絡中節點具有一定的移動性，這將對已經聚類的移動無線傳感器網絡的拓撲結構造成動態、隨機的影響，將導致簇之間出現重疊，從而使得節點可能并未處于最適合其的簇當中，即非簇頭節點需要與距離其較遠的簇頭節點進行通信，這將帶來通信消耗能量的增加與通信時數據送達率的降低。因此，如何有效地消除節點的移動性對聚類效果的影響是當前移動無線傳感器網絡應用當中所必須面臨和解決的問題。

經對現有技術的文獻檢索發現，J.Baek,S.K.An以及P.Fisher于2010年在IEEEtransactions on consumer electronics(IEEE消費電子期刊)中發表了“Dynamiccluster header selection and conditional re-clustering for wireless sensornetworks”(無線傳感器網絡中動態簇頭選取及條件重聚類方法)，針對簇頭節點的輪轉導致的非簇頭節點與其通信距離增加這一問題，提出了一種條件性地對非簇頭節點進行重聚類的方法(以下簡稱SISR)，所述的條件性指需要進行重聚類的非簇頭節點只有在目標簇新一輪的簇頭輪轉開始時才可以進行重聚類。SISR在一定程度上避免了其與所屬簇的簇頭節點之間的通信距離過長。但是，在移動無線傳感器網絡中，節點的移動性導致的重聚類問題更加復雜，SISR無法確保節點移動時與簇頭節點保持合理的通信距離，因此無法確保二者之間通信時的數據送達率，進而影響移動無線傳感器網絡的服務質量。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出了移動無線傳感器網絡中節點自適應分布式重聚類方法。

根據本發明提供的一種移動無線傳感器網絡中節點自適應分布式重聚類方法，包括如下步驟：

步驟A：在已經聚類成簇的移動無線傳感器網絡中，節點在移動過程中，節點根據慣性傳感器的傳感數據，對每個時刻的自身位置進行估計，得到每個時刻的估計位置；

步驟B：每個重聚類周期開始時，節點依據自身移動所遵循的運動模型以及自身當前時刻的位置，對下一時刻自身的位置進行預測，得到預測位置；