[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

说明书

本文提供了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，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，方法将网络结构分层处理，能够有效管理传感器节点、降低网络能耗、优化网络资源。

技术领域

本文属于传感器网络优化领域，具体涉及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。

背景技术

传感器网络节点数量大且分布范围广，节点的覆盖优化是首要考虑的问题。覆盖优化效果直接影响着传感器网络所提供的感知服务质量。采取一定策略优化网络覆盖性能，对于合理分配网络资源、更好地完成对目标区域的感知、数据采集以及提高网络运行效率都具有十分重要的意义。网络分簇路由协议需要设计专门的簇头选择和维护机制，其对簇头要求高。当面对任务与环境不确定场景时，分簇结构的灵活性与可靠性显得不足。因此，在进行分簇路由协议设计的时候如何综合考虑节点移动性、无线链路质量、节点能耗和具体应用任务等因素是一个关键性问题。

针对大范围传感器网络的覆盖问题，集中式处理结构对于网络通信带宽以及计算、存储资源要求高，难以规模化应用；分布式处理结构需要考虑节点之间相互通信难的问题；因此如何解决大范围传感器网络的覆盖问题成为目前亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供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，可以有效实现大范围传感器网络的管理，降低网络能耗。

为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：

一方面，本文提供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，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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：