[发明专利]基于最优信标组的无线传感网节点定位方法

权利要求书

1.一种适用于无线传感网的层次型路由控制方法，包括以下步骤：

1) 节点距离侦测存储：基站首先向各节点广播侦测请求包，节点在接收请求数据包后向基站传回自身的信息；基站收到回复信息后计算各自的距离并形成路由距离矩阵表，同时存储并转发相应的路由节点距离矩阵表给各自的节点，即节点只存储与自身相关的距离信息；其特征在于：所述层次型路由控制方法还包括以下步骤：

2) 最优聚簇分析：设定在指定区域内部署的N个无线传感节点组成的集合表示为S={x_i| x_i =(a_i,b_i)且x_i∈R², i = 1,2,…,N }，令                                                为节点x_i的一阶最短近邻距离，为节点x_i的二阶最短近邻距离，以此类推，为节点x_i的N-1阶最短近邻距离，则按照节点x_i的最短近邻距离从小到大的排列有：

                    (1)

进一步，分别计算j阶最短近邻距离的平均值和平方均值：

                      (2)

                     (3)

求解方差：

                (4)

假定y_i为原传感节点x_i的次序排列，且满足y₁ ≤ y₂ … ≤ y_N-1的关系，同时令为其对应独立的且具有相同概率的概率密度函数，且必须满足；设定概率密度函数f(y) = 1，运用Beta函数的特性将式（4）推导转换为式（19）：

                 (19)

系数、分别对应于：

 ,               (20)

设，在传感网络节点曲率变化时，如果在某一节点上曲率变化满足

                 (22)

则认为在该传感网络节点上发生了跃变，该传感网络节点也被称为跃变节点，记为m^*，其中的阀值是在(0,1)区间中的足够小的常数；

    假定网络初始簇数为k=1，当计算某一节点曲率时满足式(22)，簇数在原来的基础上加1，迭代遍历节点集，统计所有的跃变节点m^*，得到最优的簇数量k_opt；

3) 簇头选举：阀值T(n)决定当前传感节点成为簇头节点的概率，而簇头在所有节点中所占百分比p则决定着T(n)大小，通过所述对传感节点的最优聚簇分析得到当前最优的簇数量k_opt，进而计算当前最优的簇头占用比p_opt：

                              (23)

则T(n)表示为：

                (24)

其中，r为执行的轮数，N为传感节点集的个数，G为本周期内未当选为簇头的节点集合，当r到达一个周期执行时间，未当选为簇头的节点集合G将被重置；

4) 簇形成：各簇头节点及时向整个网络通告自己当选的消息，该消息包内容只包含簇头节点的ID信息，同时簇头节点等待其他非簇头节点请求加入，其他非簇头节点直接根据初始状态下基站测定并转发的近似距离存储表迅速选择加入最近的簇头，并向簇头发回加入请求消息，该消息包含当前的非簇头节点ID以及欲加入的请求指令；

5) 数据传输将各传感节点收集的数据信息通过簇头进一步发送至基站。