一种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法
【专利摘要】本发明提供一种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法。首先将网络划分为若干单元格，按簇内节点到单元格几何中心的距离选取簇头，对整个网络进行初始化。如果当前簇头的剩余能量低于簇内节点的平均剩余能量，或者判定已经离开本簇范围，则触发簇头更新。簇头更新采用剩余能量、移动速度、移动方向相结合的方式进行。本方法的特点是簇覆盖区域划分和初始簇头选择简便；有助于数据融合和减少能耗；从节点的移动性和能耗水平选取簇头，增强了簇结构和簇头的稳定性；不需要专门的分簇控制分组，降低了控制开销。
【专利说明】-种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于移动传感器网络领域，设及到一种基于地理位置信息的移动传感器网 络分簇方法。
【背景技术】
[0002] 近年来很多研究都提出了在移动传感器中采集数据的方案。在网络中采用移动的 传感器节点相对于固定的传感器节点来说有很多优点。移动性能够降低能耗，延长网络的 生命，平衡网络的负载。
[000引在基于区域划分的路由协议中，主要有W下几种；GAF(Geographical Adaptive Fidelity)协议、TTOD协议、GRID协议和GROUP协议等。GAF协议是将网络覆盖区域划分为 多个四边形网格，网格内节点组成一个簇，定期选举出簇头节点，其它节点处于休眠状态W 节约能量。GAF协议提出的是一种节能策略，并没有解决路由转发的问题。TTDD协议是W 源节点自身为格状网交叉点构造格状网，路由请求是W洪泛的方式在交叉点间传递。该算 法的缺点是信息重叠，能耗较大。GRID协议是将网络覆盖区域划分为正方形网格，每个网格 选取一个节点作为网关，负责信息转发和路由维护。当网关能量耗尽或移动出该网格时，自 动选出新的网关。该算法缺点是没有采取休眠机制，路由开销较大。GROUP协议中，由节点 选出网格基准点，进而建立一定宽度的虚拟网格。每个网格中选出一个节点作为簇头节点。 该协议也没有考虑降低能耗的方法。
[0004] 为满足上述需求，本发明提出了基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法， 其特点在于；簇覆盖区域划分和初始簇头选择简便；有助于数据融合和减少能耗；从节点 的移动性和能耗水平选取簇头，增强了簇结构和簇头的稳定性；不需要专口的分簇控制分 组，降低了控制开销。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提出一种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法，在大规 模移动传感器网络中有效提高网络的扩展性和数据转发的稳定性，延长网络生命期。
[0006] 本发明解决的是传统的基于链路状态的路由在大规模移动传感器网络中数据传 输效率低、网络扩展性差，能耗高，数据转发不稳定的问题。因此提出了在地理位置信息已 知的情况下，基于节点剩余能量和移动性的分簇路由方法。
[0007] 本发明所述的一种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法，将特定网路信 息放入周期性化11〇分组中，W节约控制开销。在化11〇分组中携带自身节点标识N_ID，所 属簇标识(：_10,当前位置信息〈X，y〉、剩余能量E、节点竞争能力值0。本发明所述的一种 基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法，包括W下步骤：
[000引步骤1 ;将网络区域划分为若干固定大小方形单元格（W下简称为簇），各节点已 知簇的几何中屯、位置及簇边界，按节点初始位置信息将节点划入相应的簇；
[0009] 步骤2 ;在每个簇中初始化一个簇头，各节点比较自身当前位置信息与簇内其它 节点的位置信息，如为最接近簇几何中屯、的节点，则该节点为初始簇头，并向簇内节点发送 簇头声明消息；
[0010] 步骤3 ;簇头每隔周期T判定自身是否合适继续担当簇头，当判定周期到来时，如 果自身位置已经超出簇边界或者剩余能量低于簇内节点的平均剩余能量，则重新选择该簇 簇头，由簇头在簇内广播簇头选举请求。
[0011] 步骤4;簇内节点收到簇头选举请求后，计算各自竞争能力值0，若自身0最大， 则成为簇头，并向簇内节点发送簇头声明消息，0的计算方法为：
[0012]
【权利要求】
1. 一种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法，其特征在于，包括： 步骤1:将网络区域划分为若干固定大小方形单元格，即简称为簇，各节点已知簇的几 何中心位置及簇边界，按节点初始位置信息将节点划入相应的簇，通过Hello分组交换分 簇信息； 步骤2:在每个簇中初始化一个簇头，各节点比较自身当前位置信息与簇内其它节点 的位置信息，如为最接近簇几何中心的节点，则该节点为初始簇头，并向簇内节点发送簇头 声明消息； 步骤3:簇头每隔周期T判定自身是否合适继续担当簇头，当判定周期到来时，如果 自身位置已经超出簇边界或者剩余能量低于簇内节点的平均剩余能量，则重新选择该簇簇 头，由簇头在簇内广播簇头选举请求； 步骤4:簇内节点收到簇头选举请求后，计算各自竞争能力值0，若自身0最大，则成 为簇头，并向簇内节点发送簇头声明消息； 步骤5:重复步骤3和步骤4。
2. 根据权利要求1所述的一种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法，其特征 在于，在步骤1中的Hello分组中增加自身节点标识N_ID，所属簇标识C_ID，当前位置信息 <x，y>、剩余能量E、节点竞争能力值|3，共五个分簇信息。
3. 根据权利要求1所述的一种基于地理位置信息的移动传感器网络分簇方法，其特征 在于，在步骤4中0的计算方法为：
其中，入为权重，〇〈入〈1 ;E为当前节点的剩余能量；Emax为节点的最大能量；D= ±1， 为方向符号；\为当前节点速度；Vmax为节点最大速度； 公式1中D的计算方法为：
其中xp为所属簇几何中心横坐标，yp为所属簇几何中心纵坐标；X。为当前节点在％时 刻的横坐标，yci为当前节点在t时刻的纵坐标；xi为当前节点在ti时刻的横坐标，yi为当 前节点在^时刻的纵坐标；sign()为取符号函数； 公式1中当前节点速度\的计算方法为：
【文档编号】H04W4/02GK104486715SQ201410706560
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】徐佳, 黄永宁, 戴华, 徐小龙, 李千目, 王震, 王赓 申请人:南京邮电大学