[發明專利]一種多目標情景中無線傳感器網絡的節能分簇方法

有效

• 申請號: 201710535951.2
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107302780B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 方浩;陳杰;李碩
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W40/32
• 分類號: H04W40/32;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 11120 北京理工大學專利中心
• 代理人: 李微微;仇蕾安<國際申請>=<國際公布>

1.一種多目標情景中無線傳感器網絡的節能分簇方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、目標相關的簇生成過程，具體包括以下步驟：

Step 1：當無線傳感器網絡中的任意一個節點發現一個目標時，該節點將會廣播發送發現目標消息，網絡中每個節點根據其是否收到其它節點發送的發現目標消息來確定是否有其他節點已經發起了針對同一目標的組網申請：若沒有收到針對同一目標的發現目標消息，則該節點會向其它節點廣播發出一個ClusterMsg申請，發起組網申請；若收到針對同一目標的發現目標消息，該節點不動作；

Step 2：每個收到ClusterMsg申請信息的節點按照式(1)給出的形式判斷自身是否適合參與該簇；

其中，E_cur和E_max表示當前節點的能量值和網絡中能量的最高值；||Z₂-Z₁||表示當前節點觀測到的軌跡與當前簇對應的目標軌跡之間的跟蹤誤差，e_max表示誤差上限；α為時變參數；

如果P_tch＞P_tch0，其中P_tch0表示設定的閾值，則該節點會向發起組網的節點發出MemberMsg信息來申請加入簇；如果P_tch≤P_tch0，節點不發出MemberMsg信息；

步驟二、分布式簇頭選舉過程，具體為：

Step 1:當前簇中每個節點基于式(2)計算出ω_head,并廣播發送包含ω_head的比較消息CompareMsg；

其中，i,j＝1,2,...,N且i≠j，N表示簇內節點個數，Cluster_i表示該節點i從屬于的簇，δ_i表示節點i已經成為的簇頭數，deg_i表示節點i的度，d_ij表示節點i與簇內鄰居節點j之間的通信距離；

Step 2：每個收到CompareMsg消息的節點均將收到的ω_head與本地計算的ω_head進行比較，若本地的ω_head較小，則向發來CompareMsg消息的節點回復一條要求對方退出簇的消息QuitMsg，收到消息QuitMsg的節點退出簇頭的競爭；

Step 3：最后沒有退出簇的節點發送成員信息HeadMsg給所有簇內節點，通知其他節點它成為簇頭，從而結束簇頭的選舉過程；

步驟三、簇拓撲的裁剪過程，具體為：

Step 1：確定當前簇內每個節點關聯的目標數TargetNum，然后判斷目標數TargetNum是否大于上限，如果是，該節點則發送帶有退簇參數ρ_leave的退簇消息LeaveMsg給簇頭節點；其中，dis代表其與簇頭節點的距離；如果否，該節點不發送退簇消息；

Step 2：收到退簇消息LeaveMsg的簇頭節點開始查看簇內成員是否過多，若簇內成員過多，則簇頭開始退簇應答，具體為：

首先，根據每個發送退簇消息節點對應的退簇參數ρ_leave計算節點對應的冗余判據δ_leave：

δ_leave＝ρ_leave×e^-angle(4)

其中，angle表示申請退簇的節點和目標連線與其具有最相似觀察的節點和目標連線之間的夾角，該夾角最小；

然后，將計算的冗余判據δ_leave按從大到小的順序進行排序；

最后，依據冗余判據δ_leave的排序來確定節點的退簇順序，并發送退簇允許信息AllowMsg以使對應的節點退簇，完成該簇的拓撲裁剪；以此類推，完成其它簇的拓撲裁剪，即完成整個網絡的拓撲裁剪工作。