[发明专利]基于查询的无线传感器网络多源数据融合方法

权利要求书

1.一种基于查询的无线传感器网络多源数据融合方法，主要包括网络分簇、兴趣扩散、数据传输三个阶段，其特征是，该方法包括以下步骤： 

(1)网络分簇：在簇头选举阶段，利用节点的剩余能量以及节点所在区域的稀疏程度来保证簇头的均匀分布；在簇的建立阶段结合各簇头所在区域的节点密度与距sink节点的距离来构造大小不等的簇半径成簇；每个簇头建立一个簇成员节点信息表，记录簇成员节点的ID、剩余能量、节点坐标、数据采集类型等； 

(2)兴趣扩散：sink节点周期性的通过单跳或多跳的方式将兴趣消息发送给所有的簇头，簇头收到兴趣消息后，首先查询自己所维持的簇成员节点信息表，若簇内存在节点所采集的数据符合兴趣消息的要求，则该簇头将兴趣消息扩散到簇内，若没有则不扩散；其中，兴趣消息是对采集任务的具体描述，包括：任务类型、目标区域、数据发送速率等参数。 

(3)数据传输：采集的数据符合兴趣消息的节点成为源节点，各源节点计算所有邻居节点的优先级，选择优先级高的作为下一跳节点，直到将数据传送给sink节点。 

2.如权利要求1所述基于查询的无线传感器多源数据融合方法，其特征在于所述的步骤(1)中，首先进行簇头的选择，各节点首先选取一个[0，1]之间的随机数，与阈值T(v_i)进行比较，如果这个数小于阈值T(v_i)，则将节点选为簇头，计算方法如下所示： 

其中，p是节点当选簇首的概率；r是目前循环进行的轮数；G是最近1/p轮中还未当选过簇首的节点集合；α_i表示节点v_i的密度，Neighbor(v_i)_alive和Network_alive分别表示节点v_i的邻居节点以及整个网络中存活节点的数目，即剩余能量大于0的数目，E₀和E_{i_residual}分别表示节点的初始能量和剩余能量。 

3.如权利要求1所述基于查询的无线传感器多源数据融合方法，其特征在于所述的步骤(1)中，在簇的建立阶段，各簇头根据接收信号的强度计算它到sink节点的近似距离并确定其簇半径R_Hi，令簇头的最大簇半径为R₀，则个簇头的半径计算公式如下： 

其中，α_Hi为簇头H_i的密度，在0～1之间取值，d_max和d_min分别表示网络中的簇头到sink节点的最大和最小距离，d_{Hi_sink}表示簇头H_i与sink节点的距离。 

4.如权利要求1所述基于查询的无线传感器多源数据融合方法，其特征在于所述的步骤(3)中，各源节点计算所有邻居节点的优先级，选择优先级高的作为下一跳节点。优先级函数由两部分组成，在第一部分中，簇头和源节点的优先级较高，采用以下公式确定优先级： 

S为节点v_i的所有邻居节点集合，C为网络中的簇头集合，d_{i_sink}与d_{i_sink}分别表示节点v_i和节点v_i到sink节点的距离，pri_j1为1的节点更有可能成为下一跳节点，保证数据向着sink节点的方向传输，另外，源节点和簇头成为下一跳节点的概率大大增加，避免没有数据的节点作为中继节点转发数据而浪费能量。