[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111435936.3
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114040473A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉洪;陳錦山;譚沖;鄭敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所;國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22;H04W40/10;H04W40/20;H04W40/32;H04W84/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由方法，其特征在于，包括：

步驟S1：提供一部署有多個中繼節(jié)點(diǎn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所有中繼節(jié)點(diǎn)均能夠與傳感器通信并能夠與監(jiān)測平臺通信，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化；

步驟S2：在所有存活的中繼節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行當(dāng)前的無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的選舉；

步驟S3：將當(dāng)前的無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之外所有存活的中繼節(jié)點(diǎn)作為普通節(jié)點(diǎn)，在普通節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行簇首節(jié)點(diǎn)的選舉，并建立分簇；

步驟S4：傳感器接入到最近的中繼節(jié)點(diǎn)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街欣^節(jié)點(diǎn)上，簇首節(jié)點(diǎn)以外的普通節(jié)點(diǎn)通過單跳的方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡鋵?yīng)分簇的簇首節(jié)點(diǎn)；簇首節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并且簇首節(jié)點(diǎn)之間采用多跳組網(wǎng)的方式傳輸數(shù)據(jù)，以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；無線網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測平臺；

步驟S5：重復(fù)所述步驟S2-步驟S4。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由方法，其特征在于，在所述步驟S1中，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化，包括：預(yù)設(shè)一個中繼節(jié)點(diǎn)作為前無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，各個中繼節(jié)點(diǎn)將自身的報文信息發(fā)送給前無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；報文信息包括全局ID，剩余能量和地理位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

步驟S21：確定無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)選舉時，各個存活的中繼節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)權(quán)值函數(shù)；

其中，在無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)選舉時，第i個存活的中繼節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)權(quán)值函數(shù)p_WG(i)為：

其中，α、β、δ為無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)權(quán)值函數(shù)的權(quán)重系數(shù)，α+β+δ＝1，α,β,δ∈(0,1)，E_node(i)是第i個存活的中繼節(jié)點(diǎn)的剩余能量，E(E_node)是所有存活的中繼節(jié)點(diǎn)的平均剩余能量，N_neighbor(i)是第i個存活的中繼節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)個數(shù)，E(N_neigbor)為所有存活的中繼節(jié)點(diǎn)平均的鄰接節(jié)點(diǎn)數(shù)，d_toCT(i)是第i個存活的中繼節(jié)點(diǎn)距離存活節(jié)點(diǎn)集合的質(zhì)心的距離，E(d_toCT)是所有存活的中繼節(jié)點(diǎn)距離存活節(jié)點(diǎn)集合的質(zhì)心的距離的平均值，n為所有存活的中繼節(jié)點(diǎn)的個數(shù)，G_alive是存活節(jié)點(diǎn)集合；

步驟S22：根據(jù)各個存活的中繼節(jié)點(diǎn)的無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)權(quán)值函數(shù)確定當(dāng)前的無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)權(quán)值函數(shù)的最大值所對應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)是當(dāng)前的無線網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由方法，其特征在于，在所述步驟S3中，在低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議的基礎(chǔ)上采用麻雀搜索算法來進(jìn)行簇首選舉。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由方法，其特征在于，在所述步驟S3中，在普通節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行簇首選舉，包括：

步驟S31：將多組候選簇首節(jié)點(diǎn)的序號數(shù)組分別作為種群的向量，以進(jìn)行種群初始化；

步驟S32：確定每個種群的綜合適應(yīng)度值，并進(jìn)行排序；

步驟S33：確定當(dāng)前迭代次數(shù)的下一次迭代的發(fā)現(xiàn)者的位置；

步驟S34：確定當(dāng)前迭代次數(shù)的下一次迭代的加入者的位置；

步驟S35：確定當(dāng)前迭代次數(shù)的下一次迭代的警戒者的位置；

步驟S36：將當(dāng)前迭代次數(shù)的下一次迭代作為新的當(dāng)前迭代次數(shù)，重復(fù)步驟S33～步驟S35，直到迭代完成，此時得到的所有種群的當(dāng)前迭代次數(shù)t的最佳的綜合適應(yīng)度值所對應(yīng)的種群是簇首節(jié)點(diǎn)的選舉結(jié)果。