[发明专利]基于路径能量消耗及节点剩余能量的多层分簇算法

说明书

本发明涉及一种基于路径能量消耗及节点剩余能量的多层分簇算法，包括无线传感器节点组，汇聚节点，其特征在于：无线传感器节点组由200个无线传感器节点，分别用Node(i)表示，i=1,2，…,200。Node(i)随机分布在200米*200米的区域中，分别表示无线传感器节点Node(i)在平面坐标系上的x轴坐标和y坐标，i=1,2，…,200；汇聚节点平面坐标系上的x轴坐标和y坐标（100米,100米）。其可以均衡无线传感器网络能耗，减少能量消耗，延长网络的生命周期。

技术领域

本发明涉及了一种基于路径能量消耗及节点剩余能量的多层分簇算法，属于无线传感器网络技术领域。

背景技术

无线传感器网络(Wireless sensor network，WSN)就是由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的的协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并且发送给接收者。WSN广泛应用于环境保护与监控、战场敌情监测、水下环境探测以及地震预警等环境艰苦以及人力无法到达的场景。WSN具有非常广泛的应用前景，并且具有巨大的研究价值。

无线传感器网络区别于传统的网络，具有以下的特点：①监测区域内节点分布不均匀，而且数目众多，分布很稠密。②每个传感器节点使用电池提供能量，这就导致了节点的计算能力、能量以及存储的空间等资源是受到制约的。③由于传感器节点工作的环境很恶劣，传感器节点失效的概率会很高。因此传统网络的网络拓扑路由不能够应用于无线传感器网络中。这就需要针对WSN的特点来研究新的算法来满足WSN的需求。能量是制约WSN能否正常工作的一个重要参考标准。无线传感器网络在有限的能量下，延长WSN的网络生命周期成为了研究的重要内容。因此在研究WSN网络拓扑协议时，如何节省节点的能量损耗显得尤为重要。

LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)作为一种层次型拓扑路由协议被提出，并且它的分层思想被广泛的应用于其他的分层协议中。LEACH算法周期性地执行，执行的过程主要分为簇的建立以及数据传输两个阶段。节点在簇头选举之前随机的产生0~1的随机数，如果随机数小于阈值，则此节点发出自己成为簇头的消息。对于当选过簇头的节点，在以后的选举中就不会成为簇头。监测区域的节点当选为簇头后，向周围的节点发送自己已经成为新簇头的消息。非簇头节点在收到消息后，加入到离自己最近的簇头所在的簇中，并告知簇头。当簇头接收到非簇头节点加入的消息后，产生一个TDMA定时消息。为了避免簇之间的信号干扰，簇头向簇内的其他节点分配一个CDMA编码。簇头节点通过数据融合算法将簇内普通节点发送的数据进行融合后，再把融合后的数据发送到汇聚节点(Sink)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于路径能量消耗及节点剩余能量的多层分簇算法，其可以均衡无线传感器网络能耗，减少能量消耗，延长网络的生命周期。

本发明的技术方案是这样实现的：基于路径能量消耗及节点剩余能量的多层分簇算法，包括无线传感器节点组，汇聚节点，其特征在于：无线传感器节点组由200个无线传感器节点，分别用Node(i)表示，i=1,2，…,200。Node(i)随机分布在200米*200米的区域中，分别表示无线传感器节点Node(i)在平面坐标系上的x轴坐标和y坐标，i=1,2，…,200；汇聚节点平面坐标系上的x轴坐标和y坐标（100米,100米）。

具体完成步骤如下：