[发明专利]一种无线传感器网络LEACH优化算法

说明书

本发明涉及一种无线传感器网络LEACH优化算法，属于实时嵌入式技术领域。本发明首先通过加入距离控制因子和轮次能耗因子来判断节点是否能够成为簇头；其次设置成簇评估函数判断簇头所在簇群是否可以成簇，同时设置副簇头均衡簇头数据转发的能耗压力；最后在数据传输过程中通过加入权重因子综合选择中继节点采用多跳方式完成信息交互。本发明提出的算法相比于LEACH算法、LEACH‑C算法，对网络能耗的均衡和生命时长的延长效果都有明显提升。

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络LEACH优化算法，属于实时嵌入式技术领域。

背景技术

无线传感器网络是由多个传感器节点无规律散落在某个空间内，进而实现信息的交互功能的网络体系。节点之间在一定的条件下实现数据转发，最后将数据传到基站，完成整个网络的通信工作。在各个传感器节点通信的过程中，节点能耗问题显得尤为重要。由于大部分需要感知的环境都较为恶劣，并且传感器是由嵌入在其中的微型电池提供，一旦电池能量耗尽，就导致节点失效。若要精确定位并替换新的传感器节点，就是一件非常困难的事情。所以，要采用节能的分簇多跳机制，然后通过优化的LEACH算法实现节点能耗均衡，以达到延长网络生命周期的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无线传感器网络LEACH优化算法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种无线传感器网络LEACH优化算法，用来判断节点是否能够成为簇头节点，其次设置成簇评估函数判断簇头所在簇群是否可以成簇，同时设置副簇头节点均衡簇头节点的能耗压力，降低簇头节点能耗；在数据传输阶段，通过构造路径权重因子综合选择符合条件的中继节点，构造最优传输路径。

具体步骤为：

Step1：计算节点的轮次能耗、剩余能量，节点之间的距离、节点到基站的距离构造距离控制因子和轮次能耗因子。

Step2：根据簇头评估函数和新的阈值函数判断簇头选择。

Step3：选举簇头完成后，普通节点自行进入到某个簇中，成为簇内成员节点。

Step4：在簇群内设置副簇头节点均衡簇头的数据转发能耗。

Step5：在数据转发阶段根据多种因子综合选择中继节点，形成最优传输路径，将数据传递给基站。

所述的轮次能耗因子和距离控制因子分别指的是综合考虑节点在前r-1轮的消耗和节点之间的距离、节点到基站的距离。

所述的step1节点的轮次能耗、剩余能量计算及距离控制因子和轮次能耗因子构造，step2中簇头选择，step3中成簇，step4中设置副簇头节点，以及step4中数据传输五个步骤中传感器节点的位置信息和剩余能量都通过基站实时获取。

所述Step1中，由于簇头节点要转发大量数据，节点自身能量使用程度要大于普通成员节点，节点的剩余能量固然重要，但是究其根源，节点运行多轮后消耗的能量也是不容忽视的直接因素，通常选举簇头都会考虑节点的剩余能量，但是之前消耗的能量，不只是数据传输的能量，还包括每轮节点向邻居节点传递广播自身信息所消耗的能量，换簇过程中控制信息的消耗的能量等，因此提出轮次能耗因子，衡量节点运行多轮消耗的能量，同时考虑到节点在与邻居节点的通信过程中，节点之间的距离长短也会影响到节点能量的消耗多少，因此所述距离控制因子具体为：