[发明专利]无线传感器网络双连通并优化通信路径的方法

权利要求书

1.一种使无线传感器网络双连通并优化通信路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：以汇聚节点为起始节点，用基于广度优先原则的搜索方法搜索并确定网络中所有的双连通分量和不属于双连通分量的节点，得到一棵以汇聚节点为根的广度优先生成树，其中，所述搜索并确定网络中所有的双连通分量的方法包括步骤：

步骤1.1：以传感器网络的汇聚节点为起始节点；

步骤1.2：未扩展的节点按广度优先的次序扩展到子节点，给子节点赋予广度优先编号BFN，当发现所有节点都已扩展完成，则本搜索方法结束；否则，尚未扩展的节点继续扩展；如果一个节点扩展的子节点中发现有其他节点扩展的子节点，即在网络中发现一个环，转步骤1.4，否则，转步骤1.3；

步骤1.3：把被扩展的节点到子节点的边存放在广度优先生成树结构中，转步骤1.2；

步骤1.4：沿所述环在生成树上的两条路径回溯，到达同一个节点、或者到达同一个双连通分量中的两个节点，两条回溯路径经过的所有节点构成新的双连通分量；回溯路径穿过的双连通分量中的所有节点合并到新的双连通分量中；如果两条路径回溯到达同一个双连通分量中的两个节点，则这个双连通分量中的所有节点也合并到新的双连通分量中，转步骤1.2；

步骤2：根据广度优先生成树和双连通分量信息判断网络中的关节点，所述判断网络中的关节点的规则为：在广度优先生成树中，属于某一个双连通分量并且具有最小广度优先编号BFN的非根节点是关节点；不属于任何双连通分量的非叶节点也是关节点；属于一个双连通分量的节点中只有一个节点通过一条边和已知的关节点或叶节点相连的节点也是关节点；

步骤3：根据节点的最小广度优先编号确定节点，采用贪心方法在网络中上述确定节点和汇聚节点间增配尽量少的无线传感器节点，形成新的最短的中继路径、并使网络双连通，所述贪心方法的步骤包括，从所有双连通分量中具有最小BFN值的节点、以及所有不属于双连通分量的节点中，找出具有最大BFN值的节点，如果该节点的BFN等于汇聚节点的BFN，该节点与汇聚节点之间不增配节点，否则，进一步判断该节点是否属于某个双连通分量，如果该节点不属于任何双连通分量，在该节点和汇聚节点之间增配节点，如果该节点属于某个双连通分量，则在此双连通分量中找与汇聚节点之间直线距离最短的节点，在该距离最短的节点和汇聚节点之间增配节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增配节点具体包括如下步骤，如果在节点vf和汇聚节点之间的直线上没有其他节点，根据节点vf和汇聚节点之间的直线距离D、增配节点的传输半径为r调用公式计算节点vf和汇聚节点之间需要放置的节点数ns，在节点vf和汇聚节点之间等距放置ns个节点；如果在节点vf和汇聚节点之间的直线上发现另外的节点vf’，则在节点vf’与节点vf之间、以及节点vf’与汇聚节点之间的直线上根据节点vf’与节点vf之间的的直线距离、节点vf’与汇聚节点之间的直线距离调用上述公式分别确定增配节点的数目，并分别放置节点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在节点vf和汇聚节点之间完成所述节点增配后进一步具体包括，通过增配节点在节点vf和汇聚节点之间建立起新的中继路径，将节点vf到汇聚节点的原路径和新路径经过的所有节点和穿过的双连通分量中的所有节点合并到新的双连通分量Cn。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果有不属于新双连通分量Cn的节点能和某个新增配的节点直接通信，则该节点以及它到汇聚节点的原路径所经过的所有节点和穿过的双连通分量中的所有节点也并入新的双连通分量Cn。