一种解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法与流程

技术特征：

1.一种解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、采用节点不均匀布置的拓扑策略模型，节点数量以等差数列的形式来分布；

S2、控制区域数据产生速率：通过每一轮对节点剩余能量的采集，通过SINK就算出各区域能耗的数学期望和标准差，再判断是否触发控制命令；

S3、通过设置节点的分布形状满足要求的覆盖度。

2.根据权利要求1所述解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于：步骤S1中，所述节点数量以等差数列的形式来分布，具体为：圆环内节点的密度随着与基站距离的增加而依次减少，依次减少满足等差数列。

3.根据权利要求1或2所述解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于：所述步骤S1，具体为：

S101、划分网络：把线型网络等分成n个区域，记每个区域编号为a_i，设每个区域长度都为L，每个区域面积均为S，区域a_i内节点密度为ρ_i；其中1≤i≤n；

S102、计算区域a_i的总能耗：

记区域内每个节点的电量e,并假定区域内的数据产生速率相同，每轮为M；则每轮每个区域接收和发送的数据量为n*M；

数据传输距离假定为区域与区域间的中心距离L；则对区域a_i:

每轮接收的数据消耗能量E_Rx为

E_Rx＝E_clec*n*M；

其中E_clec为接收单位报文损耗能量；

每轮发送数据消耗的能量E_Tx为

E_Tx＝n*M*(E_elec+E_amp*L²)；

其中E_elec为发射单位报文损耗能量；E_amp为放大功率能量；

每轮区域a_i总耗能E为

E＝E_Rx+E_Tx＝n*M*(E_clec+E_elec+E_amp*L²)；

S103、算出区域总能量和区域总能耗的比值K：

每个区域a_i总能量为

ρ_i*S*e

记区域a_i总能量和区域a_i每轮的总耗能比值为K：

S104、用K里面的ρ_i表出节点总个数并求出ρ_i关于网络节点总数g的表达式，区域面积为S；则

则网络节点总数为g为

则

化简：

代入得

因M、E_clec、E_elec、E_amp、L均为定值，则化简得

则区域a_i的节点数量a_s为：

从该式看出离汇聚节点越近，区域a_i的节点数量就越多，区域与区域之间的节点个数关系是呈等差数列关系。

4.根据权利要求3所述解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于：所述步骤S2，具体为：

簇头把信息发送至汇聚节点后，汇聚节点得到各区域整体的节点能量剩余情况后，算出各节点剩余能量e_j和各区域平均剩余能量E_j，剩余能量平均值E_ave,其中1≤j≤g，则

得出E_ave后，汇聚节点通过计算各区域平均剩余能量E_j与E_ave的标准差X和方差x，获知各区域剩余能量情况对E_ave的偏离情况；

标准差X:

方差x:

通过预先设定阈值K，当K处于一个特定的水平时，汇聚节点就广播控制降低区域剩余节点能量低于平均值E_ave并偏离得最大的区域的数据发生速率。

5.根据权利要求1所述解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于，所述步骤S2，具体为：

设定一个区域内的节点集合成一簇，且成员经过n轮都不改变，即其他区域的节点无法成为本簇的成员；

由于簇头可以收集各个成员的能量信息，附带在传感数据一起，簇头计算出能量分布情况；

从第一轮开始设定每个区域的簇头，节点成员开始采集数据并与簇头通信的期间，把自身剩余的能量剩余信息一同发送至簇头节点，在轮换的前一刻，簇头根据成员的能量情况，把指定信息给剩余能量最大的成员节点，如果剩余能量最多的节点有不止一个，则在剩余能量的最大的这些成员中随机选出簇头，完成轮换。

6.根据权利要求1所述解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于：步骤S3,所述节点的分布形状，当节点设置在桥梁两侧时，节点的分布形状包括：对等腰三角形、对矩形。

7.根据权利要求6所述解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于：所述对等腰三角形，具体设置过程为：

节点O、A、B的感应半径为r,桥梁模型宽为h，J为其中的一个节点，等腰三角形的底OA等于d,假设r＞h，要满足三角形OAB被无缝覆盖，且覆盖度至少为2，则需要线段长度满足OJ≥OA；在覆盖度至少为2的等腰三角形部署，必须满足:

若需要满足覆盖度至少为3的无缝覆盖，则三角形OAB必须都在圆O、A、B的监测范围内，则必须满足:

r≥d。

8.根据权利要求6所述解决在多跳传感器网络中存在的热区问题的方法，其特征在于：所述对矩形，具体设置过程为：

节点A、B、C、D的感应半径为r,桥梁模型宽为h，等腰三角形的底AB＝d,假设r＞h，要达到矩形ABCD覆盖度至少2的无缝覆盖，E、F、G均为其中的一个节点，区域EFG只有被圆A覆盖的区域要被圆B或D 覆盖,则需要AG+FB≥AB，即

同样要满足矩形ABCD覆盖度为至少3的无缝覆盖，则至少需要圆A与圆C的交点E对AC的垂直距离大于AB，即

该式同时也是矩形ABCD覆盖度为至少4的无缝覆盖的满足条件。