[發明專利]一種傳感網能量均衡方法

有效

• 申請號: 202010748166.7
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN112004255B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 盧旭;陳可洲
• 申請（專利權）人: 廣東技術師范大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/32;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 廣州恒華智信知識產權代理事務所(普通合伙) 44299
• 代理人: 姜宗華

1.一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，包括區域分層模塊、能耗模塊、簇頭篩選模塊、數據傳輸模塊和成簇模塊，其中：

所述區域分層模塊通過對監測區域進行網格劃分，根據隨機產生的節點的坐標進行節點的區域和層級的分類；

所述能耗模塊在考慮數據傳輸和融合的能量損耗之外，新增了感知能量參數，采用階梯式能量初始化，根據節點與匯節點的距離分配節點初始能量；

所述簇頭篩選模塊，根據監測區域內節點的數量對簇頭篩選進行控制；

所述數據傳輸模塊根據節點到匯節點的距離、簇頭篩選狀況而選擇不同的連接方式；并根據剩余能量和節點所處的位置決定傳輸方式；當節點到匯節點的距離少于等于臨界距離d_o時，為了減少對整個網絡能量的損耗節點會直接與匯節點建立連接；當節點到匯節點的距離大于臨界距離d_o時，根據簇頭篩選情況有如下選擇：①只存在固定簇頭時，當節點與固定簇頭的距離大于臨界距離時，節點會選擇鄰居節點表內符合條件的存活節點暫時建立連接；②當固定簇頭與條件簇頭同時存在時，節點會選取與之距離更近的簇頭進行通信；

所述成簇模型先根據數據相似度建立鄰居節點表，建立的鄰居節點表中根據節點間距離的遠近進一步劃分出相似節點，再根據節點的剩余能量與位置信息選擇合適的普通節點或特殊節點通信；

所述區域分層模塊、能耗模塊、簇頭篩選模塊、數據傳輸模塊和成簇模塊基于信號基站位置的動態性進行交互。

2.根據權利要求1所述的一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，所述區域分層模塊以原點為中心將監測區域劃分為節點總數的0.04倍往上取整份確定所述監測區域的數量，整個監測區域以匯節點為中心劃分為1m×1m大小的網格，并以其縱橫坐標的最大值向下取整作為其層級。

3.根據權利要求1所述的一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，所述能耗模塊通過新增的節點的感知能耗參數和數據傳輸和數據融合能耗參數構成改進后的傳感網自由空間的能耗模塊。

4.根據權利要求1所述的一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，所述簇頭篩選模塊包括固定簇頭篩選與條件簇頭篩選兩種方式。

5.根據權利要求1所述的一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，所述數據傳輸模塊采用的連接方式有多種，包括鄰居節點型、匯節點型和簇頭型，所述鄰居節點型、匯節點型和簇頭型混合使用。

6.根據權利要求1所述的一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，成簇模塊由鄰居節點表、節點區域均勻成簇和節點休眠調度三部分組成，通過建立以節點間感知數據相似度為基準的所述鄰居節點表，進一步篩選出相似節點。

7.根據權利要求4所述的一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，固定簇頭篩選由節點的能量因子α、距離因子φ和鄰居節點因子構成，其關系如下：

能量影響因子：

距離影響因子：

鄰居節點影響因子：

固定簇頭篩選因子：

E_i為單個節點剩余能量，E_av為整個區域網絡的平均能量，E_o為節點初始能量，D為節點到匯節點的距離，B為總層級數，相同規格的節點在網絡中的位置不同，其耗能速度也不同，在能量影響因子中引入降低簇頭能量消耗過快而過早死亡的機率，差值越小說明能量消耗越慢，成為簇頭概率越大；是節點D大于d_o的鄰居節點的個數。

8.根據權利要求7所述的一種傳感網能量均衡方法，其特征在于，固定簇頭篩選由節點的層級篩選函數y_f、距離因子β和上述的能量因子α構成，其關系如下：

層級篩選函數：y_f＝-f²+(F+1)f

層級影響因子：

條件簇頭篩選因子：γ＝α*β

層級篩選函數即在確定了固定簇頭所在層級的基礎上篩選出適合挑選條件簇頭的層級，即層級影響因子越大該層級越適合；為條件簇頭所在層數,F為固定簇頭所在層級，即不考慮能量的情況下條件簇頭在F層與匯節中之間層級的概率最大。