[發明專利]一種基于感知器的自適應按需加權分簇方法

有效

• 申請號: 201610059876.2
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105744566B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 余建國;汪鈥柱;趙倫;閔平;陳雷;丁雅博
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

本發明公開了一種基于感知器的自適應按需加權分簇方法，具體為：步驟一、通過感知器算法確定網絡中投放的訓練節點權值參數的系數；步驟二、針對網絡中的待分簇節點，獲取每個待分簇節點i的5個權值參數；步驟三、將待分簇節點i的5個權值參數歸一化；步驟四、計算待分簇節點i的總權值W_i；步驟五、針對網絡中所有待分簇節點，按每個待分簇節點的1跳鄰居節點的個數從大到小排序，將排序后的待分簇節點序號存入iDes數組；步驟六、將網絡中的待分簇節點按照iDes數組的先后順序根據總權值的大小劃分到具體的簇。優點在于：利用感知器算法去感知整個網絡的權值參數系數，修正節點距離權值參數和相對移動性參數，改善了網絡結構和提高網絡的負載均衡因子。

技術領域

本發明屬于無線自組織網絡分簇方法技術領域，具體是一種基于感知器的自適應按需加權分簇方法。

背景技術

無線自組網因其組網快速、靈活、使用方便等許多優良性能，在很多領域都有潛在的實用價值，如：軍事機群通信、家庭電器通信、緊急服務通信等其他快速組網應用通信，但無線自組網的網絡能量受限，每個網絡節點只能攜帶能量十分有限的電池。而節點分簇能夠使網絡節點能量高效使用，有利于整個網絡的生存時間。

常見的分簇方法按移動性分為適用于靜態環境、低速環境和中高速環境的分簇方法；

適用于靜態環境的分簇方法有基于連通支配集的分簇算法、基于地理信息的分簇算法等。

適用于低速環境的分簇方法有最小標識分簇算法LID(Lowest Identification)、結點最高連接度分簇算法HD(Highest Degree)、加權分簇算法WCA(Weighted ClusteringAlgorithm)和被動分簇算法等。

適用于中高速環境的分簇方法有最小相對移動速度分簇算法MOBIC(mobilitymetric clustering algorithm)、最大速度相似性分簇算法MMC(Mobility based Metricfor Clustering)和聚類傳播分簇算法APCA(Affinity Propagation ClusteringAlgorithm)等。

在加權分簇算法WCA基礎上，進行優化的算法有自適應按需加權分簇算法AOW(Adaptive On-demand Weighting)。AOW通過綜合考慮多個因素作為簇頭的選擇標準；如節點度、節點移動速度、節點剩余電量、節點傳輸功率等，而不是只考慮節點度、節點移動速度、節點剩余電量、節點傳輸功率等中的單一因素。該算法的優勢是可以靈活改變權重因子來適用不同場合。

通過在自適應按需加權分簇算法AOW基礎上進一步優化，提出了改進的自適應按需加權分簇算法ImAOW。ImAOW用歸一化的方法解決了AOW權值相加單位不統一的問題，使權值計算更加合理，優化簇頭的競爭選擇。

但是，通過對AOW和ImAOW算法的分析，可以發現以下問題：

1)、在AOW算法中，權值系數是人為設置的，會摻雜人為感性因素，會使節點加權后的總權值失真，從而影響簇頭的競爭選擇。

2)、在AOW算法中，計算節點i到鄰居節點的平均距離(Distance)的權值參數D_i時，直接對該節點的2跳鄰居距離求和，即

節點i到節點j的距離(x_i,y_i,z_i)為節點i 在網絡中的坐標；(x_j,y_j,z_j)為節點j在網絡中的坐標；j∈Neb₂(i)表示節點j是待分簇節點i的2跳鄰居節點。

這樣會導致鄰居節點遠的節點容易成為簇頭，而實際上，在相同的參數情況下，位于地理位置中心的節點才更容易成為簇頭。