[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810208846.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN108541038B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳桂芬;李安超;王義君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/04
• 分類號(hào): H04W40/04;H04W40/10;H04W40/20
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法，其特征在于，所述選擇方法包括如下步驟：

判斷當(dāng)前有選擇的輪數(shù)r為是否為奇數(shù)輪，r為大于等于1的整數(shù)，獲得第一判斷結(jié)果；

若所述第一判斷結(jié)果為是，則根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量、位置分布確定副簇首節(jié)點(diǎn)；所述根據(jù)節(jié)點(diǎn)的剩余能量、位置分布及競(jìng)爭半徑確定副簇首節(jié)點(diǎn)，具體包括：

根據(jù)節(jié)點(diǎn)的位置分布，利用公式(1)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)選概率；

其中，d_max表示節(jié)點(diǎn)距離基站的最遠(yuǎn)距離，d_i表示當(dāng)前節(jié)點(diǎn)i距離基站的距離，d_avg表示所有節(jié)點(diǎn)距離基站的平均距離，E_r(i)表示r輪時(shí)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的剩余能量，表示r輪時(shí)所有節(jié)點(diǎn)的平均能量；

根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)選概率，利用公式(2)計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)選閾值；

其中，代表著r與1/p_i的余數(shù)；

每個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)數(shù)，所述隨機(jī)數(shù)大于等于0且小于等于1；

將所述隨機(jī)數(shù)小于所述當(dāng)選閾值的節(jié)點(diǎn)，作為所述副簇首節(jié)點(diǎn)；

根據(jù)所述副簇首節(jié)點(diǎn)將無線傳感網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)簇；

選取每個(gè)簇中的主簇首節(jié)點(diǎn)；當(dāng)所述主簇首節(jié)點(diǎn)有剩余能量時(shí)，所述主簇首節(jié)點(diǎn)用于收集簇內(nèi)數(shù)據(jù)，所述副簇首節(jié)點(diǎn)用于傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)所述主簇首節(jié)點(diǎn)沒有剩余能量時(shí)，所述副簇首節(jié)點(diǎn)用于收集簇內(nèi)數(shù)據(jù)和傳輸數(shù)據(jù)；

若所述第一判斷結(jié)果為否，則根據(jù)上一輪劃分的簇，選取每個(gè)簇中的主簇首節(jié)點(diǎn)和簇首節(jié)點(diǎn)；

采用多跳方式獲得簇間通訊的中繼節(jié)點(diǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法，其特征在于，根據(jù)所述副簇首節(jié)點(diǎn)將無線傳感網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)簇，具體包括：

使普通節(jié)點(diǎn)進(jìn)入與其最近的副簇首節(jié)點(diǎn)的簇，所述普通節(jié)點(diǎn)為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中除了所述副簇首節(jié)點(diǎn)之外的節(jié)點(diǎn)，將所述無線傳感網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)簇。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法，其特征在于，所述選取每個(gè)簇中的主簇首節(jié)點(diǎn)，具體包括：

將每個(gè)簇中在淘汰區(qū)域內(nèi)的普通節(jié)點(diǎn)刪除，獲得每個(gè)簇的候選節(jié)點(diǎn)；所述淘汰區(qū)域?yàn)橐悦總€(gè)簇中的副簇首節(jié)點(diǎn)為中心，以競(jìng)爭半徑為半徑的圓所圍成的區(qū)域；

利用公式(3)計(jì)算每個(gè)簇中的每個(gè)候選節(jié)點(diǎn)的當(dāng)選權(quán)重m_ij；

其中，m_ij表示第i個(gè)簇中第j個(gè)候選節(jié)點(diǎn)的當(dāng)選權(quán)重，表示第i個(gè)簇內(nèi)普通節(jié)點(diǎn)的平均能量，D_ij表示第i個(gè)簇內(nèi)候選節(jié)點(diǎn)j距離其他候選節(jié)點(diǎn)的距離和；D_ijavg表示第i個(gè)簇內(nèi)候選節(jié)點(diǎn)j距離其他候選節(jié)點(diǎn)距離的平均值，d_ji表示第i個(gè)簇內(nèi)候選節(jié)點(diǎn)j距離副簇首節(jié)點(diǎn)的距離，d_avg,i表示第i個(gè)簇內(nèi)候選節(jié)點(diǎn)距離副簇首節(jié)點(diǎn)的平均距離；

選取每個(gè)簇中當(dāng)選權(quán)重最大的候選節(jié)點(diǎn)作為該簇的主簇首節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法，其特征在于，所述采用多跳方式獲得簇間通訊的中繼節(jié)點(diǎn)具體包括：

將所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為多級(jí)同心圓網(wǎng)絡(luò)；

在第一級(jí)同心圓網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)直接與基站進(jìn)行通信，無中繼節(jié)點(diǎn)；

在第k級(jí)同心圓網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)下一跳節(jié)點(diǎn)的位置、剩余能量和轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)選擇中繼節(jié)點(diǎn)，k＝2，……，K，K為同心圓網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由選擇方法，其特征在于，所述將所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為多級(jí)同心圓網(wǎng)絡(luò)，具體包括：

利用公式(4)確定所述多級(jí)同心圓網(wǎng)絡(luò)的半徑變化值Δd；

其中，c為常數(shù)，K為同心圓網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)，d_th表示節(jié)點(diǎn)發(fā)送距離閾值，D表示監(jiān)測(cè)區(qū)域邊長，E_elec表示發(fā)射電路的能耗，ε_fs表示功率放大的能耗；

根據(jù)所述半徑變化值將所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)劃分為多級(jí)同心圓網(wǎng)絡(luò)。