[发明专利]一种无线传感器网络拓扑结构的构建方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络拓扑结构的构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：上位机根据无线传感器网络中传输来的三部分能量消耗参数计算出所述无线传感器网络能量消耗最小时需要的簇头数量；

所述三部分能量消耗包括无线传感器网络初始启动时终端传输数据至簇头所消耗的能量、簇头压缩数据所消耗的能量以及簇头传输数据至基站所消耗的能量；

步骤2：每个节点运行寻找邻居节点算法找到其邻居节点；

步骤3：每个所述节点计算其覆盖均匀度；

步骤4：根据每个所述节点的剩余能量和每个所述节点的覆盖均匀度计算权值；

步骤5：构建最小支配集MDS，其具体步骤如下：

步骤a：当所述节点具有以下特征：在所有一跳邻居节点中和所有的一跳邻居节点的一跳邻居节点中具有最高的权值W时，则所述节点作为MDS的成员之一，标记为C₁；

C₁节点把其ID号传输给所述上位机，所述上位机记录下来，并把簇头数量从K减小为K-1，K为大于或等于1的正整数；

步骤b：所述上位机在所述无线传感器网络内除C₁之外的节点重新寻找具有步骤a中特征的节点，标记为C₂，由此所述上位机的簇头数量从K-1减少到K-2；

步骤c：重复步骤a到步骤b直到所述上位机中簇头数量减少为零；所述无线传感器网络中得到了K个簇头，标记为C₁，C₂……C_k；

步骤6：构建连通支配集CDS，其具体步骤如下：

步骤d：任意选择所述无线传感器网络中的两个簇头，并判断之间的距离，如果是三跳，则执行步骤e；如果是两跳，则执行步骤f；

步骤e：在所述两簇头之间的最短路径上寻找具有最大权值的节点作为扩展的门节点加入到MDS中，连接所述门节点和与其相邻的两个簇头；同时所述门节点把其信息传输给所述上位机存储；循环处理直到找到所有的门节点，并把所有的门节点信息存储到所述上位机中；

步骤f：在所述两簇头之间最短路径上选择具有最大权值的节点作为网关节点加入到MDS中，连接所述网关节点和与其相邻的两个簇头；同时所述网关节点把其信息传输给所述上位机存储；循环处理直到找到所有的网关节点，并把所有的网关节点存储到所述上位机中；

步骤7：当有新的节点加入或者所述节点退出所述无线传感器网络时，重复步骤2到步骤6，完成所述拓扑结构的构建。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络拓扑结构的构建方法，其特征在于，所述无线传感器网络中的所有节点的初始状态包括所述节点的ID号、初始能量、位置信息和激活/睡眠状态；

所述无线传感器网络中的所有节点的初始状态存储在所述上位机中，并且在整个所述无线传感器网络中共享参数；

所述无线传感器网络中的所有节点按照所述节点本身所携带的算法完成自身的激活与睡眠状态之间的转换。