[發明專利]基于模糊邏輯的無線傳感器網絡路由方法

在審

• 申請號: 201711312444.9
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108174411A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 王進;牛俊明;王凱
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H04W28/08
• 分類號: H04W28/08;H04W40/10;H04W40/20;H04W52/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰

本發明公開一種基于模糊邏輯的無線傳感器網絡路由方法，每輪數據收集過程包括如下步驟：(10)簇群初始劃分：每個傳感器節點生成一個隨機數，如果該隨機數小于給定的閾值，則當前節點的狀態轉變為候選簇頭節點，普通狀態節點就近選擇候選簇頭節點加入簇群；(20)移動網關位置信息廣播：移動網關廣播自己的位置信息，傳感器節點收到移動網關位置后，計算其與移動網關節點的距離；(30)簇頭選擇：根據簇群成員的狀態參數，采用模糊邏輯系統模型，選擇每個簇群的簇頭節點；(40)數據由收集：數據由傳感器節點收集，在簇頭節點處匯聚、融合后，經由移動網關上傳至基站。本發明的路由方法，能量負載均衡、能量消耗小，網絡生命周期長。

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡技術領域，特別是一種能量負載均衡、能量消耗小，網絡生命周期長的基于模糊邏輯的無線傳感器網路由方法。

背景技術

無線傳感器網絡WSN(Wireless SensorNetwork)，通常是由大量微小而且低成本的傳感器節點組成，傳感器節點通過單跳或者多跳的方式向匯聚節點發送收集過來的信息。這些傳感器節點本身具有計算能力、存儲能力和通信能力。由于無線傳感器網絡不需要固定網絡基礎設施的支持，具有易快速部署、易擴展、抗破壞性強、適合惡劣環境等優點，因此，WSN在國防軍事、環境監測、醫療健康、工農業生產、搶險救災等眾多領域都具有重要的研究意義和廣闊的應用前景。

由于傳感器節點體積較小，節點的計算、存儲和通信能力都有限；特別是傳感器節點一般采用電池供電,節點一旦布置很難再對它們進行充電，所以無線傳感器網絡的生命周期會受到能量的限制。如何利用每個傳感器節點有限的能量資源并采用一種高效數據傳遞方法，使能量消耗和能量負載達到平衡成為一個重要的研究課題。

較早的無線傳感器網絡包括密集部署的靜態傳感器節點和一個靜態的匯聚節點。由于靠近匯靜態聚節點的無線傳感器節點負擔著較重的數據流量，因能量消耗較快而容易出現能量洞，大大降低了無線傳感器網絡的生命周期。所以目前的多數路由協議中，將靜態匯聚節點變為移動網關，路由過程中，移動網關在無線傳感網的覆蓋范圍內移動，在傳輸范圍內收集傳感器節點感知到的數據信息，相較于靜態匯聚節點的方式，很好的延長了網絡的生命周期。

同樣地，基于移動網關的無線傳感器網路由協議也存在缺陷。當移動網關的運動軌跡固定不變時，路由過程中，移動網關移動路徑周圍的簇頭節點，由于擔負著數據的融合轉發任務，會最先消耗完自身的能量，反而會降低無線傳感器網的生命周期。

總之，現有技術存在的問題是：無線傳感器網絡路由方法能量負載不均衡、能量消耗大，網絡生命周期短。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于模糊邏輯的無線傳感器網絡路由方法，能量負載均衡、能量消耗小，網絡生命周期長。

實現本發明目的的技術方案為：

一種基于模糊邏輯的無線傳感器網絡路由方法，所述無線傳感器網絡包括在感知區域內自由移動的移動網關和多個傳感器節點，初始狀態時所有傳感器節點均為初始能量相同的普通狀態節點，所述移動網關與簇頭節點直接通信，每輪數據收集過程包括如下步驟：

(10)簇群初始劃分：每一輪開始時，每個傳感器節點生成一個隨機數x，如果該隨機數小于給定的閾值T(n)，則當前節點i的狀態轉變為候選簇頭節點，i為最大節點數時，所有傳感器節點都完成了狀態的變化，此時普通狀態節點就近選擇候選簇頭節點，加入到簇群中；

(20)移動網關位置信息廣播：移動網關向所有傳感器節點廣播自己的位置信息，傳感器節點收到移動網關位置后，計算其與移動網關節點的距離；

(30)簇頭選擇：根據簇群成員的狀態參數，采用模糊邏輯系統模型，選擇每個簇群的簇頭節點；

(40)數據由收集：數據由傳感器節點收集，在簇頭節點處匯聚、融合后，經由移動網關上傳至基站。