[發明專利]一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法及裝置

有效

• 申請號: 201811584741.3
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109495944B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 鐘剛;鄒穗萍;霍穎瑜;周灌行
• 申請（專利權）人: 廣東理致技術有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/12;H04L12/715
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，初始化傳感器網絡；

步驟2，根據HEED算法劃分簇區并在各個簇區中選舉出第一簇頭節點；

步驟3，在簇區中根據LEACH算法在各個簇區中選舉出第二簇頭節點；

步驟4，初始化雙簇頭的簇區；

步驟5，動態選擇簇頭節點與匯聚節點進行通信；

其中，初始化雙簇頭的簇區的方法為，首先，源節點以廣播的形式向周圍簇頭節點和匯聚節點發送信息，設源節點直傳到匯聚節點的時刻為T₁，源節點根據周圍簇頭節點的ID序列號，按從小到大將其排序，確定簇頭節點轉發信息的順序，δ為人為設定的傳播時間間隔，默認為500毫秒，為避免多簇頭節點同傳到匯聚節點時相互干擾阻塞信道，采用分時傳輸的方法，第一簇頭節點接收到源節點信息后經過δ時間間隔，向匯聚節點發送信息；第二簇頭節點接收到源節點信息后經過2δ間隔后，向匯聚節點發送信息，源節點經過3δ間隔后，直接向匯聚節點發送信息，各節點按順序向匯聚節點發送。

2.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法，其特征在于，在步驟1中，初始化傳感器網絡的方法為，在監測區域內隨機部署N個具有相同初始能量、ID編號從0～N的普通節點，匯聚節點部署在網絡邊緣的隨機一個點。

3.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法，其特征在于，在步驟2或步驟3中，根據HEED算法進行分簇后并在每個簇區中選舉第一簇頭節點，根據LEACH算法在每個簇區中選舉第二簇頭節點并不重新劃分簇區。

4.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡雙簇頭通信方法，其特征在于，在步驟5中，動態選擇簇頭節點與匯聚節點進行通信的方法為，假設第一簇頭節點、第二簇頭節點、源節點的信息到達匯聚節點的時刻分別為T₂₁，T₂₂，T₂₃，各個簇頭節點信息到達匯聚節點的時刻包括路徑傳播時間和節點處理時間，T₂₁為第一簇頭節點的信息到達匯聚節點時刻，T₂₂為第二簇頭節點的信息達到匯聚節點時刻，T₂₃為源節點的信息達到匯聚節點時刻，信息到達匯聚節點的時刻表示式如下：

T₂₁＝T₁+t₁，T₂₂＝T₁+δ+t₂，T₂₃＝T₁+2δ+t₃，

式中，t₁為經過第一簇頭節點傳播路徑所用的時間與源節點直接與匯聚節點傳播所用時間的差值，t₂為經過第二簇頭節點傳播路徑所用的時間與直接與匯聚節點傳播所用時間的差值，當匯聚節點依次接收到各簇頭節點信息后，對其各自到達時間作差比較：

T₂₂-T₂₁＝δ+t₂-t₁，所得差值結果與δ相比較：

當留下第一簇頭節點繼續比較時：T₂₃-T₂₁＝2δ+(t₃-t₁)，所得差值結果與2δ相比較：

留下第二簇頭節點繼續比較時：

T₂₃-T₂₂＝δ+(t₃-t₂)，

所得差值結果與δ相比較：

以此類推，用前面的接收時刻時間與后面的接收時刻時間做比較，直到找到最小延遲時間的簇頭節點，即動態選擇簇頭節點與匯聚節點進行通信式子為：

T_2p-T_2q＝(p-q)δ+(t_p-t_q)，

所得差值結果與(p-q)δ相比較：

依次比較完畢后，選出延遲時間最小的節點n₀，匯聚節點將選擇的結果反饋給源節點，以此延遲時間的節點n₀作為最佳合作的簇頭節點，作為傳輸路徑進行合作將數據傳輸到匯聚節點。

5.一種無線傳感器網絡雙簇頭通信裝置，其特征在于，所述裝置包括：存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序運行在以下裝置的單元中：

網絡初始化單元，用于初始化傳感器網絡；

第一簇頭選舉單元，用于根據HEED算法劃分簇區并在各個簇區中選舉出第一簇頭節點；

第二簇頭選舉單元，用于在簇區中根據LEACH算法在各個簇區中選舉出第二簇頭節點；

簇區初始化單元，用于初始化雙簇頭的簇區；

動態選擇簇頭單元，用于動態選擇簇頭節點與匯聚節點進行通信；

其中，初始化雙簇頭的簇區的方法為，首先，源節點以廣播的形式向周圍簇頭節點和匯聚節點發送信息，設源節點直傳到匯聚節點的時刻為T₁，源節點根據周圍簇頭節點的ID序列號，按從小到大將其排序，確定簇頭節點轉發信息的順序，δ為人為設定的傳播時間間隔，默認為500毫秒，為避免多簇頭節點同傳到匯聚節點時相互干擾阻塞信道，采用分時傳輸的方法，第一簇頭節點接收到源節點信息后經過δ時間間隔，向匯聚節點發送信息；第二簇頭節點接收到源節點信息后經過2δ間隔后，向匯聚節點發送信息，源節點經過3δ間隔后，直接向匯聚節點發送信息，各節點按順序向匯聚節點發送。