[發明專利]一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法

有效

• 申請號: 202010521914.8
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111669325B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 張茜;韓崇;石一鷺;王新蕊;丁蕾蕾;孫力娟;郭劍;王娟
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L45/00
• 分類號: H04L45/00;H04W40/10;H04W40/32;H04W84/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，包括：確定無線傳感網絡監控區域，節點個數及節點初始能量；對無線傳感網絡進行分層，確定每個節點所在的層次；計算首輪每個節點的初始等級值，將首輪每個節點的初始等級值與閾值比較，確定預期簇頭的集合；確定無線傳感網絡中成簇的個數，結合各預期簇頭的部署位置、首輪節點的初始等級值選定首輪的簇頭集合，再根據節點加入最近簇頭的原則，完成分簇；保持簇內成員不變并計算簇內成員節點的簇內等級值，選取簇內等級值最大的節點作為新簇頭；計算周圍簇頭的轉發度等級值，選取轉發度等級值最大所對應的簇頭為轉發節點，并確定傳輸路徑，在延長無線傳感網絡壽命基礎上，提高整個網絡的服務質量。

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡中具有能量收集節點的混合分簇方法技術領域，尤其涉及一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，WSNs)是一種分布式傳感網絡，它是由具有感知和檢測功能的節點組成。這些節點不僅要在特定區域內收集和處理數據，還要將周圍節點的數據轉發到基站。網絡中的節點以無線、多跳的方式進行通信。由于節點間的通信不需要有線設備，具有容量小、低成本、低功耗和自組織能力強等優點，主要在軍事、環境、健康、家庭和其他商業領域應用廣泛。當然，在地區探索等特殊的領域，傳感器網絡也有其獨特的技術優勢。

通常，節點部署的環境相對較惡劣，甚至是人類無法實地考察的位置。距離基站較遠的節點由于長距離數據傳輸而消耗大量的能量。網絡的運行完全依靠鋰電池供電，因此電池的容量限制了無線傳感網的性能。為了降低整個網絡的能耗，人們采取了很多的節能措施。一方面是從周圍環境收集能量，目前，我們已經能夠將周圍環境中的太陽光、熱和機械振動轉化為可用的電能以供應節點。但現有的從環境中獲取能源的技術并不穩定，能量獲取的效率在很大程度上取決于周圍環境，不同時間的能量獲取效率有很大的不同。此外，能量收集技術也不能一勞永逸地解決節點的能耗問題，仍要結合能耗優化方法法。因此，另一方面就要采取能耗優化方法，如HUCL，EADUC，IEADUC和ECCR等方法。

上述方法通過動態或混合成簇方法，在選擇簇頭時考慮了節點剩余能量、節點距BS的距離、簇內成員個數及距離等傳統傳感器的影響因素。但是在現有的ECCR方法中，只是簡單地讓這些一次性的節點如何利用現有的能量以更好地維持網絡的壽命，并沒有考慮節點具有能量供給的情況。另外在整個網絡成簇后進行轉發數據時，并沒有進一步分層，故方法優化程度不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，不僅定量給出了網絡中成簇的個數，而且還根據綜合權重得出的等級值進行評判，使得方法更加合理可靠。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

本發明提供了一種基于能量供給的混合式能量中心簇方法，包括：

確定無線傳感網絡監控區域，節點個數及節點初始能量；

對無線傳感網絡進行分層，確定每個節點所在的層次；

計算首輪每個節點的初始等級值，將首輪每個節點的初始等級值與閾值比較，確定預期簇頭的集合；

根據無線傳感網絡中節點個數、區域長度及預期簇頭距基站的平均距離，確定無線傳感網絡中成簇的個數，結合各預期簇頭的部署位置、首輪節點的初始等級值選定首輪的簇頭集合，再根據節點加入最近簇頭的原則，完成分簇；

保持簇內成員不變并計算簇內成員節點的簇內等級值，選取簇內等級值最大的節點作為新簇頭；

計算當前新簇頭節點的周圍簇頭節點轉發度等級值，選取轉發度等級值最大所對應的簇頭為轉發節點，并確定傳輸路徑。

優選地，確定無線傳感網絡監控區域，節點個數及節點初始能量具體包括：