[發明專利]一種無線傳感器網絡層次路由協議

在審

• 申請號: 202210593252.4
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN115086994A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 高洪元;陳世聰;王金哲;鄭雅晴;白浩川;狄妍岐;陳暄;杜子怡;辛政志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/06;H04W40/32;H04W84/18
• 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層次路由協議，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立無線傳感器網絡系統模型；

步驟二：設定網絡參數并初始化網絡狀態，網絡開始運行；

步驟三：建立當前無線傳感器網絡簇首配置成本函數；

步驟四：初始化量子鳳蛾群并設定參數；

步驟五：定義并計算量子鳳蛾所分泌的毒液量；

步驟六：根據量子鳳蛾所分泌毒液量對全部量子鳳蛾排序；

步驟七：量子鳳蛾依同等概率執行直線或環繞飛行運動，并在飛行過程中使用模擬量子旋轉門來演化量子鳳蛾的量子位置；

步驟八：應用貪心選擇策略，確定下一代量子鳳蛾的量子位置；

步驟九：判斷是否達到最大迭代次數G，若未達到，則令g＝g+1，返回步驟六；若達到，則終止機制演進，將最后一代量子鳳蛾群最優量子位置的映射態作為當前無線傳感器網絡簇首配置結果輸出；

步驟十：當前無線傳感器網絡穩定數據傳輸；

步驟十一：判斷無線傳感器網絡是否運行到最大輪數T或無節點存活，即判斷是否滿足t+1＝T或為無線傳感器網絡第t輪運行中傳感器節點n的剩余能量，N為無線傳感器網絡中同質傳感器節點數量，若滿足，則終止無線傳感器網絡的運行；否則，令t＝t+1，基站向網絡廣播一條協議運行消息，無線傳感器網絡進入下一輪運行。

2.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡層次路由協議，其特征在于：所述步驟一包括：

假設同質節點在無線傳感器網絡監測區域內隨機高密度靜態部署、自組成網，基站能量無限，節點能量受限，基站處于靜止狀態，計算能力無限，監測區域內任意節點對可建立無線通信鏈路；監測區域內沒有可能阻礙無線信號傳輸的障礙物；節點支持不同媒體介質訪問控制協議；節點支持信號處理和計算功能；節點以固定速率感知環境且相鄰節點的感知數據具有相關性；節點自我調控傳輸功率；無線通信鏈路具有對稱性；

采用一階無線電模型模擬通信能耗；數據本地化處理具體為：節點發送k bit數據至相距d m節點所消耗的能量為節點接收和處理k bit數據所消耗的能量分別為E_RX(k)＝kE_elec，E_DA(k)＝kE_da，其中，E_elec為單位比特數據收發能耗，E_da為單位比特數據處理能耗，信道閾值為其中ε_fs和ε_mp為自由空間和多徑衰落信道模型功率放大能耗系數，當節點間距小于信道閾值時選擇自由空間信道模型，否則選擇多徑衰落信道模型。

3.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡層次路由協議，其特征在于：步驟二所述設定網絡參數并初始化網絡狀態包括：

設定包含N個同質傳感器節點的無線傳感器網絡在M×M的監測區域內隨機高密度靜態部署，基站在監測區域內或監測區域外靜態部署，并為全部無線傳感器網絡節點配置區分性的通信編號；設定無線傳感器網絡第t輪運行時的屬性集合其中，m_dbit和m_cbit為數據包和控制包大小，T為無線傳感器網絡最大運行輪數，為基站位置，s_n＝[x_n,y_n]為傳感器節點n位置，為無線傳感器網絡第t輪運行中傳感器節點n的剩余能量，n∈[1,N]，t∈[1,T]；基站向網絡廣播一條協議啟動消息，并初始化無線傳感器網絡運行輪數t＝1。

4.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡層次路由協議，其特征在于：步驟三所述當前無線傳感器網絡簇首配置成本函數為：

設定無線傳感器網絡第t輪運行時的簇首配置成本函數為：

其中，為無線傳感器網絡第t輪運行時的簇首通信編號集合，為無線傳感器網絡第t輪運行時的理論簇首數，λ為懲罰因子，sgn(·)為符號函數，Γ(·)為修正函數，當數值非負時不修正，數值為負時修正為0。