[发明专利]一种基于地理位置信息的分簇方法

权利要求书

1.一种基于地理位置信息的分簇方法，其特征在于：包括簇的形成阶段：取得簇头节点、本地簇成员节点、邻簇成员节点身份；簇的维护阶段：包括虚拟网络中心节点、簇头节点、本地成员节点、邻簇成员节点的维护。

2.根据权利要求1所述的一种基于地理位置信息的分簇方法，其特征在于：所述簇的形成阶段依次具有以下步骤：

(1)节点S以一跳广播方式发送加入簇申请，并附带自身的位置信息；

(1.2)所有收到该申请的簇头节点按以下方式处理该申请：

(1.2.1)通过加入申请中附带的位置信息，计算出该节点所在的簇的序号NODE_CLU_ID，依据本簇中所含节点数量及链路负载计算出本簇的综合负载系数；

(1.2.2)若NODE_CLU_ID与自身的簇序号相同，则按如下方式处理：

(1.2.2.1)若本簇的综合负载系数小于门限TH1，则以单播方式向申请节点S发送允许其成为NODE_CLU_ID簇的本地成员节点的应答；

(1.2.2.2)若本簇的综合负载系数不小于门限TH1，则以单播方式向申请节点S发送建议其加入相邻簇的应答；

(1.2.3)若NODE_CLU_ID与自身的簇序号HEAD_CLU_ID不同，则按如下方式处理：

(1.2.3.1)若NODE_CLU_ID簇与HEAD_CLU_ID簇的综合负载系数之差大于门限TH2，则以单播方式向申请节点S发送邀请其成为HEAD_CLU_ID簇的邻簇成员节点的应答；

(1.2.3.2)若NODE_CLU_ID簇与HEAD_CLU_ID簇的综合负载系数之差不大于门限TH2，对此申请不做处理；

(1.3)节点S在发送加入簇申请以后，依据收到的应答，做如下处理：

(1.3.1)若收到允许其成为NODE_CLU_ID簇的本地成员节点的应答，则加入NODE_CLU_ID簇；

(1.3.2)若收到建议其加入相邻簇的应答，并收到若干邀请其成为HEAD_CLU_ID簇的邻簇成员节点的应答，则选择其中综合负载系数较小的HEAD_CLU_ID_MIN簇，则以单播方式向HEAD_CLU_ID_MIN的簇头发送成为其邻簇成员节点的应答；

(1.3.3)若收到建议其加入相邻簇的应答，而未收到任何邀请其成为邻簇成员节点的应答，则以单播方式向NODE_CLU_ID簇的簇头发送强行成为NODE_CLU_ID簇本地簇成员节点的应答；

(1.3.4)若即未收到成为本地成员节点的应答，也未收到建议其加入相邻簇的应答，则以如下步骤启动新簇头生成算法；

(1.3.4.1)收集各节点的周期HELLO信息，提取其中的位置信息、经卡尔曼滤波的速度信息，并计算出各节点在簇内的生存时间T；

(1.3.4.2)等待一定时间以后，具有最大簇内生存时间的节点H选为簇头节点。若节点H即为节点S本身，则节点S成为簇头，否则S节点成为本地簇成员节点；

(1.3.4.3)节点S以一跳广播方式发送H节点成为新簇头的信令。

3.根据权利要求1所述的一种基于地理位置信息的分簇方法，其特征在于：所述簇的维护阶段每周期内各种维护分别包含以下步骤：

(2.1)网络中心位置维护包含以下步骤：

(2.1.1)各节点具有相同的初始网络中心位置；

(2.1.2)簇头生成以后，距离初始网络中心位置最近的三个节点成为虚拟网络中心节点；

(2.1.3)组成虚拟网络中心节点的此三节点分别周期性的：依据收到的全网节点速度信息，计算全网节点的平均速度信息，估算下一时刻的网络中心位置，经卡尔曼滤波，得到网络中心位置的卡尔曼估计，并广播此估计结果；

(2.1.4)若在组成虚拟网络中心节点的三节点中，某一节点丢失，则选择离当前网络中心最近的节点以替代；

(2.2)每个周期内簇头节点维护依次包含以下步骤：

(2.2.1)将虚拟网络中心节点发布的三个网络中心位置取平均，作为当前周期内的网络中心位置；

(2.2.2)依据自身位置信息，算出当前周期的速度观测，经卡尔曼滤波得到下一周期的速度估计，广播此速度估计及当前位置信息；

(2.2.3)依据当前网络中心位置及下一周期速度估计，计算出自身在当前簇内生存时间T；

(2.2.4)若T小于阈值TH，则触发新簇头生成算法，依据算法结果，改变自身角色，并一跳广播此算法结果；

(2.2.5)若T不小于阈值TH，则继续担任簇头角色；

(2.3)本地成员节点、邻簇成员节点维护：

(2.3.1)若收到新簇头算法运行结果，并且自身被选为簇头，则转为簇头身份，履行簇头职责；

(2.3.2)若超过一定时间门限未收到簇头的信息，则认为与簇头失去联系；重新进入簇的生成阶段，发送加入簇申请；

(2.3.3)依据链路延时、队列长度、丢包率等参与计算出与所在簇LOC_CLU_ID的簇头的通信质量P1，与某邻近簇ADJ_CLU_ID簇头通信质量P2；若P2-P1＞P_TH，且持续时间超过某一门限，则发送离开簇LOC_CLU_ID，加入簇ADJ_CLU_ID的声明；

(2.3.4)周期性广播自身位置、速度信息。