[发明专利]无线传感器网络节能分簇算法

摘要

无线传感器网络节能分簇算法，当网络中某个节点的能量值低于设定的阈值时，就进行节点重组，重新选择簇头。该算法主要是在簇首选举和普通节点接入簇首的过程中，结合考虑了节点的电池放电恢复情况及剩余能量情况，从而有效地均衡了全网节点的能量消耗。本发明BAR-HEED算法在均衡全网节点能耗及延长网络寿命方面较HEED算法有显著提高。

主权项

无线传感器网络节能分簇算法，其特征在于：当网络中某个节点的能量值低于设定的阈值时，就进行节点重组，重新选择簇头，具体包括如下步骤：第一步骤：建立邻居列表阶段：首先全网节点在自己的一跳节点范围内广播，消息中包含了该节点当前的剩余能量值，和节点预先算出的到下一个发包时刻的电池容量值；电池模型公式为：表示电池总容量，即，的取值由具体电池性能得出，L表示的是电池的生命周期，即电池结束时间扣去开始时间的值，对于一个恒定的放电电流来说，该式可以简化为下式：将这两个值发出后，收到该消息的节点建立一个邻居节点列表，将该发送节点的ID号，剩余能量值，及其预先算出的电池容量值记录于表中，同时该接收节点根据接收门限值以及接收到的信号强度RSSI值计算出向这个节点发送一个单位数据包所需的最小发射功率值，并将该功率值一并记录进表。其中的计算公式如下：；第二步骤：全网迭代分簇阶段；当所有节点都完成了邻居节点列表的建立后，全网进入迭代组网阶段；首先，每个节点根据自己的邻居节点列表中记录的值计算出自己作为簇首的最小簇内通信代价；每个节点在自己的邻居节点列表中选出拥有最大电池容量值的节点作为自己的临时簇首节点，如果碰到有相同值的两个节点，则选择剩余能量大的那个节点，当节点选出的临时簇首节点刚好是该节点本身，则其标记自己的位为1，而后开始广播最终簇首消息，消息中包含了该簇首节点的剩余能量值、电池容量值以及最小簇内通信代价；普通节点在接收到簇首节点的广播消息后，首先建立一个临时簇首列表，并将该簇首节点的ID号，剩余能量值，电池容量值，最小簇内通信代价以及接收到的信号强度RSSI值记录进表；在选最终簇首时，依次考虑这些临时簇首节点的电池容量情况、剩余能量值，最小簇内通信代价以及接收到的节点信号强度RSSI；首先选出拥有最大值的节点作为自己的最终簇首节点申请加入，若出现两个节点的值大小相同，则选择拥有较多剩余能量值的那个，而如果两个节点的值和值均相等时，则再继续考虑选择拥有较小值的节点或拥有较大RSSI值的节点作为自己的最终簇首节点，向其发送入簇申请，当所有节点都接入自己的簇首节点后，组网完成，全网节点开始进入数据采集和传输阶段。