[發(fā)明專利]一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010521914.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN111669325B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張茜;韓崇;石一鷺;王新蕊;丁蕾蕾;孫力娟;郭劍;王娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L45/00
• 分類號(hào): H04L45/00;H04W40/10;H04W40/32;H04W84/18
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，其特征在于，包括：

確定無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域，節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)及節(jié)點(diǎn)初始能量；

對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)所在的層次；

計(jì)算首輪每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始等級(jí)值，將首輪每個(gè)節(jié)點(diǎn)的初始等級(jí)值與閾值比較，確定預(yù)期簇頭的集合；

根據(jù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、區(qū)域長(zhǎng)度及預(yù)期簇頭距基站的平均距離，確定無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中成簇的個(gè)數(shù)，結(jié)合各預(yù)期簇頭的部署位置、首輪節(jié)點(diǎn)的初始等級(jí)值選定首輪的簇頭集合，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)加入最近簇頭的原則，完成分簇；

計(jì)算首輪節(jié)點(diǎn)的初始等級(jí)值公式如下：

式中：d_avg(i)表示節(jié)點(diǎn)i與周圍節(jié)點(diǎn)的平均距離；E_res(i)表示節(jié)點(diǎn)i的剩余能量值；NL(i)表示節(jié)點(diǎn)i所覆蓋的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；α表示權(quán)重值；E_init(i)表示節(jié)點(diǎn)i的初始能量值；rank(i,1)表示首輪節(jié)點(diǎn)的初始等級(jí)值；

保持簇內(nèi)成員不變并計(jì)算簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)的簇內(nèi)等級(jí)值，選取簇內(nèi)等級(jí)值最大的節(jié)點(diǎn)作為新簇頭；

計(jì)算當(dāng)前新簇頭節(jié)點(diǎn)的周圍簇頭節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)度等級(jí)值，選取轉(zhuǎn)發(fā)度等級(jí)值最大所對(duì)應(yīng)的簇頭為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并確定傳輸路徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，其特征在于，確定無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域，節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)及節(jié)點(diǎn)初始能量具體包括：

選取大小為100×100m²的區(qū)域作為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控區(qū)域，其中里面隨機(jī)部署了1000個(gè)節(jié)點(diǎn)用于周圍環(huán)境的檢測(cè)，所有節(jié)點(diǎn)的初始能量均為1000J，且所有節(jié)點(diǎn)和基站的位置均是固定的。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，其特征在于，將無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)劃分N層，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)所在的層次，公式如下：

式中：n_i表示節(jié)點(diǎn)i距離基站BS的跳數(shù)；n₁,n₂,…,n_N-1表示各個(gè)層次的分界值；N_i表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)所在的層次。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，其特征在于，所述閾值的公式如下：

當(dāng)首輪節(jié)點(diǎn)的初始等級(jí)值小于閾值時(shí)，則不是預(yù)期簇頭；否則，是預(yù)期簇頭；式中：rank₀表示閾值；Q表示節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，其特征在于，確定無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中成簇的個(gè)數(shù)的公式如下：

式中：Q表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；M表示區(qū)域長(zhǎng)度；d_avg(CH,BS)表示預(yù)期簇頭距基站的平均距離；clusters表示無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中成簇的個(gè)數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，其特征在于，計(jì)算簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)的簇內(nèi)等級(jí)值，公式如下：

當(dāng)r＞1時(shí)，根據(jù)簇中成員節(jié)點(diǎn)的簇內(nèi)等級(jí)值，取最大值所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)為新簇頭；式中：r表示簇頭選舉的輪次，r＞1；ε表示一個(gè)隨機(jī)正數(shù)；E_max(i)表示節(jié)點(diǎn)i能量的最大值；E_EH(i,r)表示節(jié)點(diǎn)i在前(r-1)輪次中能量供給的總值；E_res(i)表示節(jié)點(diǎn)i的剩余能量值；D_avg(i)表示簇內(nèi)平均距離；NL(i)表示覆蓋的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；表示已被選為簇頭的次數(shù)。