[发明专利]一种无线传感网高斯分簇路由控制方法

摘要

一种无线传感网高斯分簇路由控制方法，该路由控制方法根据簇头节点之间的最优距离确定均值，根据网络的大小与成簇数量确定标准差，并且结合节点的剩余能量与概率带中目标节点的平均能量确定概率阈值函数。簇头选取过程中目标节点以与已知簇头的距离作为生成概率阈值的参数，在簇形成阶段节点选取距离最近的簇头为最终簇头。本发明提供一种簇头分布较更加均匀、降低簇头能量消耗、网络整体能量分布均匀、降低网络死亡速度的无线传感网高斯分簇路由控制方法。

主权项

1.一种无线传感网高斯分簇路由控制方法，其特征在于：所述路由控制方法包括以下步骤：A1、将无线传感器节点随机布置到监测区域；A2、基站向监测区域内各个节点发送路由命令；A3、存活节点接收命令后，根据信号强度确定与基站之间的距离D_tosink，节点身份标记为node，并且将节点的ID号、能量信息E_residual以及D_tosink等信息打包为package_node发送给基站；A4、基站根据接收到的各节点的package_node确定存活节点的数量N_all、能量E_residual、距离D_tosink等信息，并计算总能量E_all：4.1)若Nall＞0，基站根据监测区域的规模、存活节点数量Nall、网络总能量Eall确定簇半径R，形成N个簇，网络面积为S，在选取簇头的过程中，对于任一簇头，其所在簇的半径为R，簇的面积为πR²，高斯分布确定标准差σ；4.2)否则，结束；A5、基站向节点发送信息包net_infor，包含R值、σ值、节点数量N_all、网络总能量E_all以及开始路由命令等信息；A6、各个节点接收到基站数据包net_infor并解析得到相关数据、确定R值、σ值并开始路由算法，并同时监听簇头节点发送的head_ infor；A7、若节点监听到head_infor，则转到A8，否则根据概率阈值公式CHprob=12πσe-(dist-3R)22σ2·Eresidual×NallEall]]>生成第一个簇头节点，以为参数生成当选簇头的概率CH_prob，同时节点生成一个随机小数random，7.1)若该概率值CH_prob大于随机小数random，则节点当选为第一个簇头节点，身份标记改变为header，并将其自身状态标记为covered，计算其概率带内节点的数量N_sum以及概率带内候选节点的总能量E_sum，将信息打包为数据包head_infor并广播；2)否则，节点继续竞争第一个簇头并同时监听簇头信息，重复执行步骤A7；A8、标记为covered的节点接收到head_infor信息包后将信息存入本地的簇头信息表中；未标记为covered的节点根据信号强度确定与该簇头的距离D_tohead，并解析head_infor得到信息包所属的簇头的相关信息，8.1)若D_tohead小于或等于R，节点标记自身状态为covered，将簇头信息head_infor保存到本地簇头信息表中，退出簇头节点的竞争；8.2)否则，节点随机生成小数random，并以D_tohead为参数，根据概率阈值公式CHprob=12πσe-(Dtohead-3R)22σ2·Eresidual×NsumEsum]]>生成当选簇头的概率值CH_prob；8.3)若概率值CH_prob大于随机小数random，则节点当选为簇头节点，身份标记改变为header，自身状态标记为covered，计算新形成的概率带内节点的数量N_sum以及能量总和E_sum并广播数据包head_infor；8.4)否则，节点继续监听簇头信号；A9、判断是否所有节点均标记为covered，若是，基站广播簇头选取结束命令choose_over，转到步骤A10；否则重复执行步骤A8；A10、所有节点接收到簇头选取结束命令choose_over后，身份标记为node的节点根据自身的簇头信息表选取距离最近的簇头节点header为其最终簇头，并发送入簇请求，身份标记为header的簇头节点设定时间片，同时接收入簇请求，时间片到达后，簇头节点根据接收到的入簇请求分配簇内TDMA时间表，并以R为半径在簇内广播。