[发明专利]基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法

权利要求书

1.一种基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤1、从传感器网络空间中划分出一个最大的规则区域作为感知区域，并从感知区域的中间选取一条汇聚节点的移动轨迹；

步骤2、设定簇头节点数量，根据设定的簇头节点的数量，将感知区域均分为簇头节点数子区域，并计算出每个子区域节点的数量；

步骤3、设置每个子区域对应一个簇，根据节点的剩余能量和到移动路径的最短距离计算每个簇内成员节点的权值，比较簇内节点的权值，选出一个最大值作为它的一个簇头节点，并将节点的ID设为簇头符号，同时簇头节点发送一个广播包通知簇内成员节点，簇内成员将数据包发送到簇头节点；

步骤4、根据每个区域内选定的簇头节点，在每个子区域下选取一个距离该区域最近的移动汇点作为移动汇点的逗留位置，同时计算出汇聚节点到达每一个逗留位置前的等待时间，当移动汇聚节点到达子区域的逗留位置时，簇头节点开始向汇聚节点发送本区域内的所有数据包；

步骤5、分别计算本轮簇头节点接收数据包所消耗的能量，簇头节点传输数据包所消耗的能量以及节点转发数据到移动汇点所消耗的能量；

步骤6、重复(3)、(4)、(5)步骤，直到感知区域内节点全部死亡。

2.根据权利要求1所述的基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，步骤1中划分的感知区域为方形区域。

3.根据权利要求1所述的基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，步骤2中设置的簇头节点数量为2k，k＝1,2,3,...。

4.根据权利要求1所述的基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，步骤3中每个簇内成员节点的权值的计算公式为：

式中E(m)为上轮节点m的剩余能量，Distance_toPath(m)为节点m到移动路径的最短距离。

5.根据权利要求4所述的基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，上轮节点m的剩余能量计算公式为：

式中，E₀为节点m的初始能量，Consumption为节点转发数据到移动汇点所消耗的能量，r为当前的轮数，E_r(j)为簇头节点接收数据包所消耗的能量，E_t(j)为簇头节点传输数据包所消耗的能量。

6.根据权利要求4所述的基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，节点m到移动路径最短距离的计算公式为：

Distance_toPath(m)＝abs(Y_m-Y_p)

式中，Y_m为第m个节点的纵坐标，abs()函数为求绝对值函数，Y_p表示为移动路径线性方程y＝Y_p中的参数。

7.根据权利要求1所述的基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，步骤5中本轮节点转发数据到移动汇点所消耗的能量以及簇头节点接收数据包所消耗的能量和传输数据包所消耗的能量的能量计算公式为：

E_r(j)＝l·E_elec·Packet(j)

其中l表示为传感器节点m发送的数据包的大小，d表示节点到逗留位置的距离，E_elec表示为节点发送或接收每一位数据需要消耗的能量，cc为数据包的融合率，Packet(j)表示为第j个区域的节点的数量，ε_fs和ε_mp分别表示发送器和放大器的信道条件，Distance_toCH(m)为节点m到该区域内簇头节点的距离，表示为最大阈值距离。

8.根据权利要求7所述的基于移动汇聚节点固定移动轨迹改进的聚类方法，其特征在于，节点m到该区域内簇头节点的距离的计算公式为：

式中，X_m,Y_m为第m个节点的坐标，(CHX_j,CHY_j)表示簇头节点坐标。