[发明专利]无线传感器网络中基于独占区域的连通支配集构造方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络中基于独占区域的连通支配集构造方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1）、计算每个节点成为支配节点的优先级的优先权值：

              (1)

在公式(1)中，N代表节点v所在的网络拓扑中所有节点的个数，|N₁(v)|表示节点v一跳邻居节点的个数，N₁(v)表示节点v一跳邻居节点的集合，d_vj表示节点v到任意一跳范围内邻居节点j的距离，Er(v)表示节点v的剩余能量值，且Er(v) > E_thres；其中E_thres代表支配节点的能量阈值，其大小需满足一轮时间内节点通信的能耗需求；W₁、W₂为权重，其参数值根据具体应用场景进行调整；

根据公式(1)计算Gateway(v)值，得到决定每个节点成为支配节点的优先级的依据； 

步骤2）、节点竞争成为支配节点阶段，具体步骤如下：

a. 根据公式(2)计算节点v的等待延迟时间(latencyTime)，所述等待延时时间(latencyTime)与Gateway(v)值成反比例关系，即权值大的节点延时等待的时间短，优先成为支配节点；

        (2)

其中为周期调和参数，为消息发送的时间间隔；

b. 首先，在等待延迟时间内，记录节点v收到的其他节点发送的竞争成为支配节点的广播消息，并更新支配节点集合C₁(v)；同时，由节点v划定其独占区域(E_area)，原则是该独占区域内的支配节点能最大限度地独自覆盖该独占区域；

然后，对节点v的独占区域内是否已经存在其他支配节点采用为M(v)进行赋值的方式进行标记：当节点v的独占区域内并无其他支配节点存在，标记M(v)=F，当节点v的独占区域内已经存在其他支配节点，标记M(v)=T；

c. 当等待延迟时间过期后，若节点v没收到任何竞争支配节点的广播消息，即M(v)=F，由节点v发送广播消息，竞争成为支配节点；若M(v)=T，则节点v放弃成为支配节点的权利；

步骤3）、当步骤2）形成的支配节点集是相互不连通的连通支配集碎片时，将非支配节点竞争成为补充支配节点，步骤如下：

d. 由节点v检查两跳邻居范围内支配节点之间的连通性，若存在支配节点不连通情况，由节点v重新划定其独占区域(E_area)；

e. 在节点v竞争成为补充支配节点之前，根据公式(3)计算发送补充支配节点的消息需要等待的延迟时间(latencyConnect)：

            (3)

其中，|C₂(v)|为节点v两跳范围的支配节点的个数，random()为(0,0.1)之间的随机数，其目的是减少延迟时间相同导致的冲突；

等待延迟时间过期后，由节点v再次检查邻居范围内支配节点是否连通，若仍然未连通，则标记M(v)=F，反之，若此时节点v邻居范围内已经满足连通性，则标记M(v)=T；

f. 节点v判断M(v)的值：

若M(v)=T，则节点v放弃成为支配节点；

若M(v)=F，则节点v发布广播消息，宣布成为支配节点；

步骤4）、连通支配集形成：网络进入稳定阶段，形成虚拟骨干网，节点之间进行数据通信；

步骤5）、循环执行步骤1）至步骤4），直至网络拓扑失效结束。