[发明专利]一种无线传感网络自适应聚类传输发法及其装置

权利要求书

1.一种无线传感器网络自适应聚类传输方法，其特征在于包括如下步骤：

1）对节点进行初始化；

2）选取簇头节点，簇头节点广播自身的簇头地位，所有为当选簇头节点的普通节点依据距离相近的原则请求加入簇头节点，簇头节点接收到请求加入的消息后，生成一个TDMA定时信息表和CDMA扩频编码，将它们与允许节点加入的消息一同发送到请求节点，直至全网节点都确认加入某个簇节点；

3）数据传输时，构建全部的簇头节点之间的最小生成树。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络自适应聚类传输方法，其特征是：所述的步骤2）根据节点的能量水平筛选簇头节点,凡是能量水平未能达到阈值E_c的候选节点都将即时解除候选节点的身份，这样经过两步选取之后即可得到新的簇头节点集合c(m)，其中阈值E_c可表示为如下式：

Ec=f(Er)=f((Σi=1n-deadEi)/(n-dead))]]>

式中dead为本轮初始化时的死亡节点数，E_i为第i个存活节点的能量值。此外考虑到网络最优簇头节点数目的限制，如果c(m)集合中的m大于簇头节点数目上限阈值N_c，协议就将对c(m)集合进行再一次的筛选，将其中能量水平较低的一部分淘汰，最终得到可用于通信的簇头节点集合c(l)。

3.根据权利要求1所述的无线传感器网络自适应聚类传输方法，其特征是：所述的步骤2）中点当选簇头节点后实施一定的休眠以降低其迅速死亡的概率，如果传感器节点S(i)在某一轮中当选为簇头节点，则同时将其休眠计数器数值置为T。每轮传输中各节点将自身的休眠周期信息发送给基站，而基站则在每轮开始时将这些信息广播至全网，这样在数据传输的时候节点首先检查自身的休眠周期是否为0，如果是则正常参与传输，如果不是则将休眠计数值减1，之后将数据发送至最近的休眠周期为0且能量水平较佳的节点。如果不存在这样的转接节点，则该节点进入完全休眠状态，即本轮监测的数据将不再上传，而是存储下来，等待与下一轮的监测数据进行数据融合之后一并发送。

4.根据权利要求1所述的无线传感器网络自适应聚类传输方法，其特征是：所述的步骤3）通过PRIM算法构建全部簇头节点之间的最小生成树,在计算邻接边权值的时候通过计算全部簇头节点的平均能量水平来评价各节点之间的隐藏通信权值，使得能量水平相对较低的簇头节点所属邻接边权值相应增大，从而降低该邻接边选入最小生成树的概率，也即降低两端节点频繁转接数据的可能性，具体公式如下所示：

W_c＝W/(E_a+E_b)

式中W_c为考虑了隐藏权值属性后的最终权值，W为原始权值也即簇头节点之间的距离，E_a与E_b分别为邻接边两端相邻簇头节点的当前归一化能量值。

5.一种用于权利要求1所述方法的无线传感器装置，其特征是：包括中央处理器，所述的中央处理器与功率控制器连接，所述的功率控制器分别与发射天线和接收天线连接，所述的中央处理器还分别与存储器、休眠计数器、GPS定位模块连接，另外，有一电源模块与微处理器连接。