无线传感器网络分簇路由的方法、无线传感器网络协议平台.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110087273A(43)申请公布日2019.08.02(21)申请号201910189257.9(22)申请日2019.03.13(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学(72)发明人王冰阔永红陈健(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227代理人黄伟洪(51)Int.Cl.H04W40/10(2009.01)H04W40/22(2009.01)H04W40/32(2009.01)H04W84/18(2009.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称无线传感器网络分簇路由的方法、无线传感器网络协议平台(57)摘要本发明属于无线传感器网络通信技术领域，公开了一种无线传感器分簇路由的方法、无线传感器网络协议平台，对传感器网络中的所有传感器节点进行分簇；针对每一个划分好的簇结构，选出一个节点充当簇首；所有传感器节点采集监测的数据，簇成员节点在分配给自己的时隙内把数据发送给簇首，等簇内所有成员节点发送一轮数据之后，簇首把自身采集到的数据和接收到的簇内成员的数据进行融合；一轮数据发送过后，重新对网络中的节点进行分簇。本发明可以使网络中的所有节点根据分簇的拓扑结构和节点的各种指标自适应地构建路由，可有效地提升传感器网络的网络生存周期。CN110087273ACN110087273A权利要求书1/2页1.一种无线传感器分簇路由的方法，其特征在于，所述无线传感器分簇路由的方法包括：第一步，对传感器网络中的所有传感器节点进行分簇；第二步，针对每一个划分好的簇结构，选出一个节点充当簇首；第三步，所有传感器节点采集监测的数据，簇成员节点在分配给自己的时隙内把数据发送给簇首，等簇内所有成员节点发送一轮数据之后，簇首把自身采集到的数据和接收到的簇内成员的数据进行融合；第四步，一轮数据发送过后，重新对网络中的节点进行分簇，重复第一步-第三步。2.如权利要求1所述的无线传感器分簇路由的方法，其特征在于，所述第一步的对传感器网络中的所有传感器节点进行分簇具体包括：(1)把所有的节点作为一整个簇，针对整个簇运行k值为2的k-means算法，把这一整个簇一分为二；(2)在现有的多个簇中以簇的最小误差平方和最小为目标选择一个簇，在选定的簇中继续簇一分为二的过程，此过程迭代进行，直到划分的簇的数量达到了预设值为止。3.如权利要求2所述的无线传感器分簇路由的方法，其特征在于，运行k值为2的k-means分簇过程按照如下步骤进行：a)在选定的簇中随机选择两个节点a1、a2，作为分簇的初始化中心点，这两个初始化中心点分别属于一个簇；b)计算其余的每个节点x到这两个初始中心点的距离然后节点将所属簇类别标记为c)针对分好的两个簇，计算簇的中心点，重复过程a)和b)直到前后两次的簇中心点aj和aj-1相差不大，则停止迭代过程。4.如权利要求1所述的无线传感器分簇路由的方法，其特征在于，选出要一分为二的簇，误差平方和按照下式计算：**其中，xi、yi是簇中节点的纵横坐标，x、y是本簇中簇首节点的纵横坐标。5.如权利要求1所述的无线传感器分簇路由的方法，其特征在于，所述第二步针对每一个划分好的簇结构，选出一个节点充当簇首具体包括：(1)针对一个簇中的所有节点随机产生一个0到1的随机数；(2)根据一个簇中的所有节点信息计算门限值，门限值的计算方法如下式：2CN110087273A权利要求书2/2页其中，α是修正因子，使门限值保持在0到1之间，N为网络中所有节点的数量，r为当前路由进行的轮数，Emax是本簇中所有节点剩余能量的最大值，Ecur是本节点的剩余能量；Kopt是最优的簇的数量，其计算方法如下式；2其中，M是布置传感器的区域面积，εfs为采用自由空间信道模型的参数，εmp为多径衰落信道模型的参数，电子能量Eelec；(3)如果节点产生的随机数小于节点计算出的门限值thresh(i)，则此节点就当选为本簇的簇首。6.如权利要求1所述的无线传感器分簇路由的方法，其特征在于，所述第三步所有传感器节点采集监测的数据，簇成员节点在分配给自己的时隙内把数据发送给簇首，等簇内所有成员节点发送一轮数据之后，簇首把自身采集到的数据和接收到的簇内成员的数据进行融合具体包括：(1)簇首节点根据簇成员节点的数量创建TDMA时隙表，每个簇内成员节点周期性采集数据，并在自己的时隙内把数据发送给簇首；(2)等簇内成员节点全部发送了监测数据之后，簇首节点执行数据融合功能，然后把本簇融合后的数据发送给sink节点。7.一种应用权利要求1～6任意一项所述无线传感器分簇路由的方法的无线传感器网络协议平台。3CN110087273A说明书1/5页无线传感器网络分簇路由