[发明专利]一种基于节点竞争值及软阈值的双簇头选举方法

权利要求书

1.一种基于节点竞争值及软阈值的双簇头选举方法，其特征在于：该方法主要包括两种簇头的选择；在主簇头的选举阶段，各节点根据自己的剩余能量及与基站的距离计算出自己的竞争值，自选为簇头向四周发送簇头撤销信号，接收到撤销信号的节点依据竞争值的大小判断是否撤销自己的簇头身份，已成为簇头的节点判断自己的簇内节点数是否超过最优簇内节点数，有选择性地由远及近排除多余的节点，一轮下来未入簇的普通节点重复此过程，直至在整个传感器区域内选择出所有主簇头，保证所有节点都入簇，使整个监测区域无监测盲点；在副簇头的选举阶段，整个传感器网络根据当前所有簇头的平均剩余能量、簇头与基站的平均距离以及簇内平均节点数计算出适于当前网络的主簇头需要产生副簇头的阈值，各簇头计算出自己当前产生副簇头的值并与阈值比较，判断是否有需要产生副簇头，在需要产生副簇头的簇内，主簇头选择簇内竞争值最高的节点作为副簇头，这种双簇头的选举方法，综合考虑了节点的剩余能量、与基站的距离、簇内最优节点数等多方面因素，能更加有效地均衡传感器网络中节点的能量消耗，延长网络的生存周期。

2.根据权利要求1所述的基于节点竞争值及软阈值的双簇头选举方法，考虑节点的剩余能量、簇头与基站的距离及簇内最优节点数，主簇头的选举步骤如下：

步骤1：所有节点将自己选为簇头，同时向四周发送簇头撤销信号，且撤销信号中包含节点ID；

步骤2：收到撤销信号的节点判断自己的竞争值                                                是否大于向其发送信号的节点，若是，保留簇头身份，反之，则撤销簇头身份，成为普通节点；

步骤3：普通节点判断向自己发送簇头撤销信号的节点中是否仍有簇头，若有，则根据撤销信号的强弱向最近的簇发送加入簇请求；

步骤4：簇头计算自己的簇内节点数并与簇内最优节点数比较，由远及近排除多余的节点；

步骤5：发现向自己发送簇头撤销信号的节点中没有簇头的普通节点与被排除节点重复以上步骤，直至选出所有的簇头。

3.根据权利要求1所述的基于节点竞争值及软阈值的双簇头选举方法，在整个传感器网络中，每个节点都有自己唯一的标识ID，且节点不会随时间的推移而移动，任意两节点之间能相互通信，节点不知道自己的具体位置，但可以根据接收信号的强弱来计算它到发射点的近似距离。

4.根据权利要求1所述的基于节点竞争值及软阈值的双簇头选举方法，采用一阶无线通信能耗模型，模型基本由两个部分组成，分别是由功率放大器产生的能耗以及由射频电路产生的能耗，对于发送信号的节点，能量消耗由无线发送装置和放大器两部分产生；对于接收信号的节点，能量消耗源于接收装置所消耗的能量，传感器节点在传输距离为时发送比特数据包所消耗的能量为：(1)

其中为发送电路发送比特数据时的能量消耗，为功率放大能耗，为每比特数据在发射电路或接收电路所消耗的能量，常数和与所采用的传输信道模型有关，当传输距离当传输距离时，使用自由空间传输模型，取值为；当距离时，使用多路径衰落传输模型，取值为，其中；

传感器节点接收比特数据包时消耗的能量为：

(2)

其中为接收电路接收比特数据时的能量消耗。

5.根据权利要求1所述的基于节点竞争值及软阈值的双簇头选举方法，一般来说，同等条件下，选择剩余能量越高、与基站距离越近的节点作为簇头更有利于均衡整个传感器网络的能量消耗，由此，可定义每个节点成为簇头的竞争值为：(3)

其中为节点的剩余能量，为节点到基站的距离。