专利名称：一种无线传感网高斯分簇路由控制方法
技术领域：
本发明涉及无线传感器网络，尤其是一种无线传感器网络路由控制方法。
背景技术：
无线传感器网络是一种由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节点组成，通过无线自组织通信方式，协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给用户的智能型网络。无线传感器网络的应用领域非常广泛，可应用于医疗监护、环境监测、 商业物流、交通管理、精细农业、军事应用、空间探索等诸多领域，是计算机和通信领域的一个研究热点。目前，对无线传感网络的研究主要针对无线传感器网络的整体构架进行优化。其中对路由协议的研究是无线传感器网络研究领域的一个热点。无线传感器网络路由算法是一种建立节点之间联系的过程，也即节点之间进行信息交互、信息同步的重要前提，传感器节点之间只有建立联系后才能采集数据，否则将会造成数据丢失。针对无线传感器网络的特点和通信需求，传感器节点需要解决通过利用局部信息来进行决策并优化全局行为(即路由生成与路由选择)的问题。由于传统的有线网络协议不需要过多地考虑节点的能量、 计算能力、存储能力以及传输距离等问题，因此传统网络中普遍采用的路由协议算法复杂， 计算量大，不适合无线传感器网络的应用。由于层次式分簇路由算法具有拓扑结构简单、易于维护、适合大规模网络等特点一直是无线传感器网络路由研究的热点。国外对于无线传感器网路路由算法的研究起步比较早。Heinzelman W B等人率先提出了适合在无线传感器网络中应用的典型层次式路由协议即LEACH协议。但没有考虑节点的剩余能量导致节点死亡过快。近年来，国内专家学者也纷纷对无线传感器网络的路由算法进行研究。同济大学的杭海存等人将LEACH算法与蚁群算法相结合运用到复杂的网络环境中，增加了网络中的数据包发送量，平衡了网络的能量消耗，延长了网络的生存时间。但其搜索时间较长，且网络利用率低下。上海交通大学的邵晓萌等人将LEACH协议改进后拟用于矿井下的通信系统中，将每个坑室作为一个簇，使其更加符合矿井结构的要求，但还没有投入到现实应用中去。西安电子科技大学的乔俊峰等人提出的基于节点密度的簇算法在簇头选取过程中考虑了节点的密度，从而均衡划分各个簇的规模，平衡各簇的网络负载，降低网络中能量分布的不均。但其在簇头选取过程中并没有考虑到候选簇头节点的剩余能量，从而有可能使剩余能量较小的节点选当为簇头，加快死亡速度。
发明内容
为了克服已有的无线传感器网络路由控制方法的簇头分布较不均勻、簇头能量消耗较大、网络整体能量分布不均勻、网络死亡速度较快的不足，本发明提供一种簇头分布较更加均勻、降低簇头能量消耗、网络整体能量分布均勻、降低网络死亡速度的无线传感网高斯分簇路由控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种无线传感网高斯分簇路由控制方法，所述路由控制方法包括以下步骤Al、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(即剩余能量大于零)接收命令后，根据信号强度确定与基站之间的距离Dt。sink，节点身份标记为node，并且将节点的ID号、能量信息E_idual以及Dtosink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packagmode确定存活节点的数量Nall、能量
Eresidual、距尚 D
tosink 等信息，并计算总能量Eall 4.1)若Nall >0，基站根据监测区域的规模、存活节点数量Nail、网络总能量 Eall确定簇半径R，由于节点在网络中均勻分布，网络最终形成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nR2，，高斯分布确定标准差σ ；4. 2)否则，结束Α5、基站向节点发送信息包netjnfor，包含R值、σ值、节点数量Nall、网络总能量 Eall以及开始路由命令等信息；Α6、各个节点接收到基站数据包netjnfor并解析得到相关数据、确定R值、ο值并开始路由算法，并同时监听簇头节点发送的heacLinfor ；
A7、若节点监听到heacLinfor，则转到A8，否则根据概率阈值公式
权利要求
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Al、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Dt。sink，节点身份标记为node，并且将节点的ID号、能量信息^esidual以及Dtosink等信息打包为packagejode发送给基站；A4、基站根据接收到的各节点的packagejode确定存活节点的数量Nall、能量Eresidual、 距离Dt。sink等信息，并计算总能量Eall ·4. 1)若Nall > 0，基站根据监测区域的规模、存活节点数量Nail、网络总能量fell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η R2，高斯分布确定标准差σ ； 4. 2)否则，结束；Α5、基站向节点发送信息包netjnfor，包含R值、σ值、节点数量Nall、网络总能量Eall 以及开始路由命令等信息；Α6、各个节点接收到基站数据包netjnfor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heacLinfor，则转到A8，否则根据概率阈值公式
2.如权利要求1所述的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还包括以下步骤All、节点开始采集检测数据，依照接收到的TDMA时间表向簇头发送监测数据；A12、簇头节点将接收到的簇内数据进行数据融合、压缩并发送到基站。
3.如权利要求1或2所述的一种无线传感网高斯分簇路由控制方法，其特征在于所述步骤4. 1)中，将剩下的S- π R2区域划分N-I个簇，在每个候选区域内选取簇头，则每个簇头的平均候选面积为(S- π R2) / (N-I)，有
全文摘要
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。
文档编号H04W84/18GK102231899SQ20111015002
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者俞立, 洪榛, 潘浩, 王铭, 董齐芬, 蒋国华, 郑凯华, 陈宁宁, 鲍荣 申请人:浙江工业大学