一种无线传感器网络的簇首选择方法及装置与流程

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种无线传感器网络的簇首选择方法及装置。

背景技术：

无线传感器网络是随着无线通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术等技术的进步而发展起来的一种新兴的信息获取技术。

在无线传感器网络中，通过将各个无线节点进行分簇，并从每簇的各个无线节点中随机选择各簇的簇首。簇内的普通无线节点将数据发送到簇首，再由簇首将数据进行融合后发送给外部网关节点。

在此过程中，由于簇首需与簇内各个普通无线节点进行通信，因此簇首消耗的能量较多。有研究表明，当簇首越接近簇分布区域几何中心时，簇首消耗的能量越小，而簇首的选择过程为随机选择，没有考虑各个无线节点在无线传感器网络中的位置，因此很可能出现能量消耗不均而造成簇首节点过早死亡的情况。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种无线传感器网络的簇首选择方法及装置，能延长簇首节点出现死亡的时间。

第一方面，本发明实施例提供了一种无线传感器网络的簇首选择方法，包括：

预先确定无线传感器网络中的至少两个无线节点分别对应的位置信息；

确定所述无线传感器网络的网络划分界限；

根据所述网络划分界限以及所述至少两个无线节点分别对应的位置信息，从所述至少两个无线节点中确定至少一个内部无线节点；

从所述至少一个内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

优选地，

所述确定所述无线传感器网络的网络划分界限，包括：

确定所述至少两个无线节点的数量和所述无线传感器网络的区域大小，以及所述至少两个无线节点在所述无线传感器网络中的分布密度；

根据所述至少两个无线节点的数量和所述区域大小，以及所述分布密度，确定所述网络划分界限。

优选地，

进一步包括：记录每一个所述内部无线节点作为所述簇首节点的次数；

所述从所述至少一个内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点，包括：

从所述至少一个内部无线节点中，确定作为所述簇首节点的次数小于预设次数阈值的至少一个待选择内部无线节点；

从所述至少一个待选择内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

优选地，

在所述从所述至少一个内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点之后，进一步包括：

记录所述簇首节点的工作时长；

当所述工作时长大于预设时长阈值时，从所述簇首节点以外的其他至少一个所述内部无线节点中，再次选择所述无线传感器网络的簇首节点。

第二方面，本发明实施例提供了一种无线传感器网络的簇首选择装置，包括：位置信息确定单元、界限确定单元、内部节点确定单元和簇首选择单元；其中，

所述位置信息确定单元，用于确定无线传感器网络中的至少两个无线节点分别对应的位置信息；

所述界限确定单元，用于确定所述无线传感器网络的网络划分界限；

所述内部节点确定单元，用于根据所述界限确定单元确定出的网络划分界限以及所述至少两个无线节点分别对应的位置信息，从所述至少两个无线节点中确定至少一个内部无线节点；

所述簇首选择单元，用于从所述至少一个内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

优选地，

所述界限确定单元，用于确定所述至少两个无线节点的数量和所述无线传感器网络的区域大小，以及所述至少两个无线节点在所述无线传感器网络中的分布密度；根据所述至少两个无线节点的数量和所述区域大小，以及所述分布密度，确定所述网络划分界限。

优选地，

进一步包括：次数记录单元；其中，

所述次数记录单元，用于记录所述内部节点确定单元确定出的每一个所述内部无线节点作为所述簇首节点的次数；

所述簇首选择单元，用于从所述至少一个内部无线节点中，确定作为所述簇首节点的次数小于预设次数阈值的至少一个待选择内部无线节点；从所述至少一个待选择内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

优选地，

进一步包括：时长记录单元；其中，

所述时长记录单元，用于记录所述簇首节点的工作时长；

所述簇首选择单元，进一步用于当所述时长记录单元记录的工作时长大于预设时长阈值时，从所述簇首节点以外的其他至少一个所述内部无线节点中，再次选择所述无线传感器网络的簇首节点。

第三方面，本发明实施例提供了一种可读介质，包括执行指令，当存储控制器的处理器执行所述执行指令时，所述存储控制器执行本发明上述任一实施例提供的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种存储控制器，包括：处理器、存储器和总线；所述存储器用于存储执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述存储控制器运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述存储控制器执行本发明上述任一实施例提供的方法。

本发明实施例提供了一种无线传感器网络的簇首选择方法及装置，由于根据各个无线节点的位置信息和网络划分界限，确定出了靠近簇分布区域的几何中心的内部无线节点，然后从这些内部无线节点中，选择无线传感器网络的簇首节点。由此，选择出的簇首节点为靠近簇分布区域几何中心的无线节点，消耗的能量相对较少，从而延长了簇首节点出现死亡的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种无线传感器网络的簇首选择方法的流程图；

图2是本发明另一个实施例提供的一种无线传感器网络的簇首选择方法的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的一种无线传感器网络的簇首选择装置的结构示意图；

图4是本发明另一个实施例提供的一种无线传感器网络的簇首选择装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种无线传感器网络的簇首选择方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤101：预先确定无线传感器网络中的至少两个无线节点分别对应的位置信息；

步骤102：确定所述无线传感器网络的网络划分界限；

步骤103：根据所述网络划分界限以及所述至少两个无线节点分别对应的位置信息，从所述至少两个无线节点中确定至少一个内部无线节点；

步骤104：从所述至少一个内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

上述实施例中，通过预先确定无线传感器网络中各个无线节点的位置信息，然后确定无线传感器网络的网络划分界限，并根据确定出的网络划分界限和各个无线节点的位置信息，确定出至少一个内部无线节点，然后从各个内部无线节点中，确定无线传感器网络的簇首节点。由于根据各个无线节点的位置信息和网络划分界限，确定出了靠近簇分布区域的几何中心的内部无线节点，然后从这些内部无线节点中，选择无线传感器网络的簇首节点。由此，选择出的簇首节点为靠近簇分布区域几何中心的无线节点，消耗的能量相对较少，从而延长了簇首节点出现死亡的时间。

具体地，本发明一个实施例中，步骤102的具体实施方式，可以包括：

确定所述至少两个无线节点的数量和所述无线传感器网络的区域大小，以及所述至少两个无线节点在所述无线传感器网络中的分布密度；

根据所述至少两个无线节点的数量和所述区域大小，以及所述分布密度，确定所述网络划分界限。

在这里，可根据各个无线节点的数量和无线传感器网络的区域大小，以及各个无线节点在无线传感器网路中的分布密度，确定出网络划分界限。例如，可根据无线节点的数量、无线传感器网络的区域大小和分布密度，构建仿真场景，利用构建出的仿真场景进行实验，确定网络划分界限。由此可使确定出的网络划分界限更精准，从而使确定内部无线节点的过程更准确，有利于进一步延长簇首节点出现死亡的时间。

本发明一个实施例中，该方法可以进一步包括：记录每一个所述内部无线节点作为所述簇首节点的次数；

步骤104的具体实施方式，可以包括：

从所述至少一个内部无线节点中，确定作为所述簇首节点的次数小于预设次数阈值的至少一个待选择内部无线节点；

从所述至少一个待选择内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

举例来说，预设次数阈值为5次，内部无线节点a已被选择作为簇首节点5次，则在再次选择簇首节点时，a将不会被选择为簇首节点。无线传感器网络中的各个无线节点通常工作在比较严苛的环境之下，一旦布置完成，想要更换传感器节点的电池几乎是不可能的，而簇首节点相较于其他普通无线节点消耗的能量较多，因此，这可避免一个无线节点被选择为簇首节点的次数过多而导致过早死亡的情况，进一步延长了簇首节点出现死亡的时间。

本发明一个实施例中，在步骤104之后，可以进一步包括：

记录所述簇首节点的工作时长；

当所述工作时长大于预设时长阈值时，从所述簇首节点以外的其他至少一个所述内部无线节点中，再次选择所述无线传感器网络的簇首节点。

在这里，当一个无线节点作为簇首节点进行工作的工作时长达到预设时长阈值时，将从其他内部无线节点中重新选择簇首节点。由于簇首节点相较于其他普通无线节点消耗的能量较多，因此这可避免一个无线节点作为簇首节点工作的工作时长较长而过早死亡的情况，从而进一步延长了簇首节点出现死亡的时间。

如图2所示，本发明实施例提供了一种无线传感器网络的簇首选择方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤201：确定无线传感器网络中的至少两个无线节点分别对应的位置信息。

例如，无线传感器网络中有三个无线节点a、b和c，其位置信息分别为a(2，2)，b(4，4)和c(1，2)。

步骤202：确定所述至少两个无线节点的数量和所述无线传感器网络的区域大小，以及所述至少两个无线节点在所述无线传感器网络中的分布密度。

步骤203：根据所述至少两个无线节点的数量和所述区域大小，以及所述分布密度，确定所述网络划分界限。

例如，可根据无线节点的数量、无线传感器网络的区域大小和分布密度，构建仿真场景，利用构建出的仿真场景进行实验，确定网络划分界限。在这里，以确定出的网络划分界限为3*3为例。

步骤204：根据所述网络划分界限以及所述至少两个无线节点分别对应的位置信息，从所述至少两个无线节点中确定至少一个内部无线节点。

在这里，可确定出两个内部无线节点，分别为a(2，2)和c(1，2)。

步骤205：从所述至少一个内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点，并记录簇首节点的工作时长。

步骤206：当所述工作时长大于预设时长阈值时，从所述簇首节点以外的其他至少一个所述内部无线节点中，再次选择所述无线传感器网络的簇首节点。

例如，选择出的簇首节点为a，则当a作为簇首节点的工作时长达到预设时长阈值时，将b选择为簇首节点。这有利于延长簇首节点出现死亡的时间。

本实施例中的方法至少可通过以下程序实现：

如图3所示，本发明实施例提供了一种无线传感器网络的簇首选择装置，包括：位置信息确定单元301、界限确定单元302、内部节点确定单元303和簇首选择单元304；其中，

所述位置信息确定单元301，用于确定无线传感器网络中的至少两个无线节点分别对应的位置信息；

所述界限确定单元302，用于确定所述无线传感器网络的网络划分界限；

所述内部节点确定单元303，用于根据所述界限确定单元302确定出的网络划分界限以及所述至少两个无线节点分别对应的位置信息，从所述至少两个无线节点中确定至少一个内部无线节点；

所述簇首选择单元304，用于从所述至少一个内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

上述实施例中，通过预先确定无线传感器网络中各个无线节点的位置信息，然后确定无线传感器网络的网络划分界限，并根据确定出的网络划分界限和各个无线节点的位置信息，确定出至少一个内部无线节点，然后从各个内部无线节点中，确定无线传感器网络的簇首节点。由于根据各个无线节点的位置信息和网络划分界限，确定出了靠近簇分布区域的几何中心的内部无线节点，然后从这些内部无线节点中，选择无线传感器网络的簇首节点。由此，选择出的簇首节点为靠近簇分布区域几何中心的无线节点，消耗的能量相对较少，从而延长了簇首节点出现死亡的时间。

具体地，本发明一个实施例中，所述界限确定单元301，用于确定所述至少两个无线节点的数量和所述无线传感器网络的区域大小，以及所述至少两个无线节点在所述无线传感器网络中的分布密度；根据所述至少两个无线节点的数量和所述区域大小，以及所述分布密度，确定所述网络划分界限。

在这里，可根据各个无线节点的数量和无线传感器网络的区域大小，以及各个无线节点在无线传感器网路中的分布密度，确定出网络划分界限。例如，可根据无线节点的数量、无线传感器网络的区域大小和分布密度，构建仿真场景，利用构建出的仿真场景进行实验，确定网络划分界限。由此可使确定出的网络划分界限更精准，从而使确定内部无线节点的过程更准确，有利于进一步延长簇首节点出现死亡的时间。

本发明一个实施例中，如图4所示，该装置可以进一步包括：次数记录单元401；其中，

所述次数记录单元401，用于记录所述内部节点确定单元303确定出的每一个所述内部无线节点作为所述簇首节点的次数；

所述簇首选择单元304，用于从所述至少一个内部无线节点中，确定作为所述簇首节点的次数小于预设次数阈值的至少一个待选择内部无线节点；从所述至少一个待选择内部无线节点中，选择所述无线传感器网络的簇首节点。

举例来说，预设次数阈值为5次，内部无线节点a已被选择作为簇首节点5次，则在再次选择簇首节点时，a将不会被选择为簇首节点。无线传感器网络中的各个无线节点通常工作在比较严苛的环境之下，一旦布置完成，想要更换传感器节点的电池几乎是不可能的，而簇首节点相较于其他普通无线节点消耗的能量较多，因此，这可避免一个无线节点被选择为簇首节点的次数过多而导致过早死亡的情况，进一步延长了簇首节点出现死亡的时间。

本发明一个实施例中，该装置可以进一步包括：时长记录单元；其中，

所述时长记录单元，用于记录所述簇首节点的工作时长；

所述簇首选择单元，进一步用于当所述时长记录单元记录的工作时长大于预设时长阈值时，从所述簇首节点以外的其他至少一个所述内部无线节点中，再次选择所述无线传感器网络的簇首节点。

在这里，当一个无线节点作为簇首节点进行工作的工作时长达到预设时长阈值时，将从其他内部无线节点中重新选择簇首节点。由于簇首节点相较于其他普通无线节点消耗的能量较多，因此这可避免一个无线节点作为簇首节点工作的工作时长较长而过早死亡的情况，从而进一步延长了簇首节点出现死亡的时间。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明还提供了一种可读介质，包括执行指令，当存储控制器的处理器执行所述执行指令时，所述存储控制器执行本发明上述任一实施例提供的方法。

另外，本发明还提供了一种存储控制器，包括：处理器、存储器和总线；所述存储器用于存储执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述存储控制器运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述存储控制器执行本发明上述任一实施例提供的方法。

综上所述，本发明的各个实施例至少具有如下有益效果：

1、在本发明实施例中，通过预先确定无线传感器网络中各个无线节点的位置信息，然后确定无线传感器网络的网络划分界限，并根据确定出的网络划分界限和各个无线节点的位置信息，确定出至少一个内部无线节点，然后从各个内部无线节点中，确定无线传感器网络的簇首节点。由于根据各个无线节点的位置信息和网络划分界限，确定出了靠近簇分布区域的几何中心的内部无线节点，然后从这些内部无线节点中，选择无线传感器网络的簇首节点。由此，选择出的簇首节点为靠近簇分布区域几何中心的无线节点，消耗的能量相对较少，从而延长了簇首节点出现死亡的时间。

2、在本发明实施例中，根据各个无线节点的数量和无线传感器网络的区域大小，以及各个无线节点在无线传感器网路中的分布密度，确定出网络划分界限。由此可使确定出的网络划分界限更精准，从而使确定内部无线节点的过程更准确，有利于进一步延长簇首节点出现死亡的时间。

3、在本发明实施例中，记录各个内部无线节点作为簇首节点的次数，当从内部无线节点中选择簇首节点时，从作为簇首节点的次数小于预设次数阈值的待选择内部无线节点中进行选择。由此可避免一个无线节点被选择为簇首节点的次数过多而导致过早死亡的情况，进一步延长了簇首节点出现死亡的时间。

4、在本发明实施例中，当一个无线节点作为簇首节点进行工作的工作时长达到预设时长阈值时，将从其他内部无线节点中重新选择簇首节点。这可避免一个无线节点作为簇首节点工作的工作时长较长而过早死亡的情况，从而进一步延长了簇首节点出现死亡的时间。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。