[发明专利]簇头间通信方法及无线传感网络路由装置

权利要求书

1.一种簇头间通信方法，其特征在于，包括：

计算无线传感器网络中的最优簇头数；

在所述最优簇头数不变的条件下，根据每个节点的剩余能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量低于第一预定值的簇加入；

在每个所述簇头节点向-汇聚节点发送数据时，根据路由表与该簇头节点下游的所有簇头节点建立虚拟连接，并计算出与该簇头节点下游的所有簇头节点的选中概率值；所述选中概率值满足下述公式：

其中，为第h层簇头节点的下游簇头节点的选中概率值；w(E_i)为第i个节点的能量效益值；w(T_i)为第i个节点的休眠效益值；

选择所述选中概率值最大的簇头作为下一跳转发簇头；

建立无线传感器网络中所有簇头间通信路径；

所述在所述最优簇头数不变的条件下，根据每个节点的剩余能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量低于第一预定值的簇加入的步骤，包括：

判断每个所述节点的剩余能量是否大于能量阈值；

若是，则根据每个节点的剩余能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量低于第一预定值的簇加入；

若否，则计算每个节点的平均最小消耗能量，并根据所述最小消耗能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量高于第二预定值的簇加入；

所述第i个节点的能量效益值满足下述公式：

其中，为第i个节点的当前剩余能量；为第i个节点的初始能量；

所述第i个节点的休眠效益值满足下述公式：

其中，τ为每轮成为簇头的周期的运行时间；P_i为第i个节点成为簇头的概率；为第i个节点第j次成为簇头的起始时间；为第i个节点第j次成为簇头的终止时间；round(i)为第i个节点成为簇头的周期轮数；i＝1,2,…,n，n为节点的数量；j＝1,2,…,round(i)。

2.根据权利要求1所述的簇头间通信方法，其特征在于，在所述若否，则计算每个节点的平均最小消耗能量，并根据所述最小消耗能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量高于第二预定值的簇加入的步骤中，所述每个节点的平均最小消耗能量满足下述公式：

其中，E_{ave_min(i)}为第i个节点的最小消耗能量；C_i为第i个节点在所述无线传感器网络中的中心度；M为第i个节点的邻居节点数；min P(m)为第i个节点的邻居节点中第m个节点与第i个节点通信的最小功率；i＝1,2,…,n，n为节点的数量；m＝1,2,…,k，k为邻居节点的数量。

3.根据权利要求1所述的簇头间通信方法，其特征在于，在所述计算无线传感器网络中的最优簇头数的步骤中，所述最优簇头数满足下述公式：

其中，a为圆形网络区域半径；n为节点数量；ω为节点发送簇头节点的数据融合率；E_elec为发送/接收单位消耗能量；为簇头节点与汇聚节点之间的距离。

4.一种无线传感网络路由装置，其特征在于，包括：

计算模块，用于计算无线传感器网络中的最优簇头数；

选举模块，用于在所述最优簇头数不变的条件下，根据每个节点的剩余能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量低于第一预定值的簇加入；所述在所述最优簇头数不变的条件下，根据每个节点的剩余能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量低于第一预定值的簇加入的步骤，包括：

判断每个所述节点的剩余能量是否大于能量阈值；

若是，则根据每个节点的剩余能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量低于第一预定值的簇加入；

若否，则计算每个节点的平均最小消耗能量，并根据所述最小消耗能量选举簇头节点，没有成为簇头的节点选择剩余能量高于第二预定值的簇加入；

连接计算模块，用于在每个所述簇头节点向汇聚节点发送数据时，根据路由表与该簇头节点下游的所有簇头节点建立虚拟连接，并计算出与该簇头节点下游的所有簇头节点的选中概率值；所述选中概率值满足下述公式：

其中，为第h层簇头节点的下游簇头节点的选中概率值；w(E_i)为第i个节点的能量效益值；w(T_i)为第i个节点的休眠效益值；

转发模块，用于选择所述选中概率值最大的簇头作为下一跳转发簇头；

建立模块，用于建立无线传感器网络中所有簇头间通信路径；

所述第i个节点的能量效益值满足下述公式：

其中，为第i个节点的当前剩余能量；为第i个节点的初始能量；

所述第i个节点的休眠效益值满足下述公式：

其中，τ为每轮成为簇头的周期的运行时间；P_i为第i个节点成为簇头的概率；为第i个节点第j次成为簇头的起始时间；为第i个节点第j次成为簇头的终止时间；round(i)为第i个节点成为簇头的周期轮数；i＝1,2,…,n，n为节点的数量；j＝1,2,…,round(i)。