[发明专利]一种对无线传感器网络进行组网方法及装置有效

专利信息
申请号: 201811308609.X 申请日: 2018-11-05
公开(公告)号: CN109152103B 公开(公告)日: 2021-02-05
发明(设计)人: 陈德运;李长城;尹来武;王莉莉 申请(专利权)人: 哈尔滨理工大学;吉林农业科技学院
主分类号: H04W84/18 分类号: H04W84/18;H04W52/02;H04W40/10;H04W40/04
代理公司: 北京知呱呱知识产权代理有限公司 11577 代理人: 武媛;吕学文
地址: 150080 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 无线 传感器 网络 进行 组网 方法 装置
【权利要求书】:

1.一种对无线传感器网络进行组网方法,其特征在于,所述方法包括:

将传感器网络建模为无向连通图,所述无向连通图中包括中心节点和节点;

所述中心节点向通信范围内的节点发送路由创建请求;

所述节点中每一个节点均根据所述请求,获取与中心节点之间的最小跳数、每一个节点自身剩余的能量,以及获取以自身为中心的通信范围内的节点之间的预设参数信息;

节点根据所述最小跳数、每一个节点自身剩余的能量,以及获取以自身为中心的通信范围内的节点之间的预设参数信息,确定所述节点中的簇头节点和非簇头成员节点;

根据簇头节点和中心节点之间的关系,或者,根据簇头节点、非簇头成员节点和中心节点之间的函数关系,从所述簇头节点中选取数据转发节点,数据转发节点为簇头节点中选择系数最大的点;

根据所述数据转发节点,对粒子群中的第一粒子进行一次组网,获取与所述第一粒子对应的网络生命周期值,所述第一粒子为一轮无线传感器网络组网过程中的所有传感器节点对应的热度系数构成的矩阵;

直至确定对所述粒子群中的所有粒子均进行组网完毕后,计算网络优化指标,并确定此次最优组网粒子对应的热度系数矩阵;

且当此次最优组网粒子对应的热度系数矩阵优于历史最优组网粒子的热度系数矩阵时,将此次最优组网粒子作为当前最优组网粒子进行更新,否则将所述历史最优组网粒子作为当前最优组网粒子;

统计当前最优组网粒子作为最优的次数;

当所述次数小于第一预设次数阈值时,对所述当前最优组网粒子对应的热度系数矩阵进行移动,并重新进行组网,直至所述次数大于第一预设次数阈值,或者循环组网的次数大于第二预设次数阈值时结束;

节点根据所述最小跳数、每一个节点自身剩余的能量,以及获取以自身为中心的通信范围内的节点之间的预设参数信息,确定所述节点中的簇头节点和非簇头成员节点,具体包括:

节点根据所述最小跳数、每一个节点自身剩余的能量,以及获取以自身为中心的通信范围内的节点之间的预设参数信息,计算与每一个节点分别对应的簇头竞争系数;

每一个节点均分别比较自身对应的簇头竞争系数,与以自身为中心的通信范围内的节点对应的簇头竞争系数;

根据所述簇头竞争系数,确定所述节点中的簇头节点和非簇头成员节点;

获取以第一节点为中心,通信范围内的所有第二节点之间的预设参数信息,包括:所有第二节点距离中心节点的最小跳数平均值、所有第二节点、所述第二节点的数目以及通信范围内的所有节点中任一非簇头成员节点通过簇头节点完成一次数据传输所消耗的能量,其中,所述第一节点和所述第二节点共同构成所述预设范围内的节点,所述第一节点为所述预设范围内的节点中的任一个节点,所述第二节点为除所述第一节点之外的节点,所述第二节点的个数包括至少两个;

所述节点根据所述最小跳数、每一个节点自身剩余的能量,以及获取以自身为中心的通信范围内的节点之间的预设参数信息,计算与每一个节点分别对应的簇头竞争系数,具体包括:

根据所有第二节点距离中心节点的最小跳数平均值以及所述第一节点距离中心节点的最小跳数,计算所述第一节点的通信半径;

根据所述第一节点的通信半径、所有第二节点、所述第二节点的数目,计算所述第一节点与所有第二节点之间的离散化系数;

根据所述第一节点自身剩余的能量以及通信范围内的所有节点中任一非簇头成员节点通过簇头节点完成一次数据传输所消耗的能量,计算所述第一节点的生命周期预测值;

根据所述第一节点与所有第二节点之间的离散化系数,以及所述第一节点的生命周期预测值,计算所述第一节点对应的簇头竞争系数;

所述根据簇头节点和中心节点之间关系,从所述簇头节点中选取数据转发节点,具体包括:

每一个簇头节点获取与自身相邻的簇头节点的剩余能量、连接数目与中心节点最小跳数以及与该簇头节点对应的热度系数,计算与自身对应的选择系数;

确定所有簇头节点分别对应的选择系数最大的簇头节点作为数据转发节点;

所述根据簇头节点、非簇头成员节点和中心节点之间的关系,从所述簇头节点中选取数据转发节点,具体包括:

每一个非簇头成员节点分别根据自身与通信范围内簇头节点之间的通信能耗、自身所在簇中簇头节点与中心节点之间的最小跳数以及自身所剩余的能量信息,计算与自身对应的簇头节点选择系数;

确定簇头节点选择系数最大的簇头节点作为数据转发节点。

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