[发明专利]基于覆盖区域划分和能耗均衡的传感器网络分簇路由方法

权利要求书

1.一种基于覆盖区域划分和能耗均衡的传感器网络分簇路由方法，其特征在于，所述方法包括：

获取针对传感器节点的网络结构；

根据预先设定的汇聚节点，对所述网络结构进行区域划分，得到至少两种节点区域；

根据划分得到的节点区域，计算获得每个节点区域中的节点的距离因子和剩余能量因子；

根据每个节点的距离因子和剩余能量因子，以及每个节点所在的节点区域，计算获得每个节点的簇头选择阈值；

根据预设选择规则和每个节点的簇头选择阈值，确定当前周期内的簇头，其余节点为普通节点，并根据簇头对普通节点进行分簇；

针对分簇后的节点执行融合任务，直到下一个周期。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取针对传感器节点的网络结构，包括：

获取传感器节点的部署信息，所述部署信息至少包括节点的位置信息；

根据所述传感器节点的部署信息，生成针对传感器节点的网络结构。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预先设定的汇聚节点，对所述网络结构进行区域划分，得到至少两种节点区域，包括：

获取预先设定的汇聚节点和距离阈值，所述距离阈值为通过自由空间衰减模型的能耗系数和多径衰减信道模型的能耗系数计算得到；

以所述汇聚节点为中心，以所述距离阈值为半径，将所述网络结构中的节点进行划分，得到至少两个节点区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述距离因子和所述剩余能量因子分别通过如下公式获得：

其中，ω为距离因子，d_i为传感器节点i到汇聚节点的距离；d_min,d_max分别表示部署区域内节点到汇聚节点的最近、最远距离；E为剩余能量因子，E_average为当前周期内所有存活节点的平均剩余能量，E_current为当前节点的剩余能量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述簇头选择阈值通过如下公式获得：

其中，λ₁∈R+，λ₂∈R+为加权系数，其值随网络规模和应用场景的不同而变化，r_max为设定的最大周期数，r为当前周期数/轮数，E为剩余能量因子，ω为距离因子；ω可以用来确定加权系数，定义λ₁＝1+ω，λ₂＝1+ω+r/r_max；假设mod(·)为取余运算，p∈(0,1)为该传感器节点成为簇头节点的概率，rmod(1/p)为这一轮循环中当选过簇头节点的个数，G表示这一轮循环中未当选簇头的节点集合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设选择规则和每个节点的簇头选择阈值，确定当前周期内的簇头，其余节点为普通节点，并根据簇头对普通节点进行分簇，包括：

针对每个节点，生成一随机数，将所述随机数与所述节点的簇头选择阈值进行比较；

将所述簇头选择阈值大于所述随机数的节点确定为簇头，否则，将所述节点确定为普通节点；

簇头节点向网络结构中的普通节点进行广播，以使所述普通节点按照就近原则加入到对应的分簇中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对分簇后的节点执行融合任务，直到下一个周期，包括：

根据每个分簇中的簇头和普通节点，建立每个分簇中的路由路径，所述路由路径至少包括每个普通节点的路由时隙；

建立每个簇头和汇聚节点之间的跳转路径；

在当前周期的稳定传输阶段，根据所述路由路径和所述跳转路径进行传输数据的处理。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述汇聚节点通过如下步骤确定：

根据传感器节点的部署范围，确定节点的分布密度；

根据节点的分布密度，确定汇聚节点的位置和数量，其中分布密度较大的区域布置更多的汇聚节点，任意两个汇聚节点之间的距离大于预设值。