[发明专利]无线传感器网络动态簇机制的目标跟踪和耗能优化方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络动态簇机制的目标跟踪和耗能优化方法，其特征是，

a，在节点分簇时，通过比较节点感应到目标的RSSI强度与节点所能检测到目标的距离以及能量的加权阈值来进行簇头竞选，再依据节点剩余能量控制节点成为簇成员的概率；

b，通过对节点的检测半径进行动态控制，每个节点都设置低功率和高功率两个感知半径，在通常情况下，节点使用低功率感知半径，目标丢失后，节点使用高功率感知半径。

2.如权利要求1所述的无线传感器网络动态簇机制的目标跟踪和耗能优化方法，其特征是，所述的无线传感器网络动态簇机制的目标跟踪和耗能优化方法还包括：基于RSSI强度的簇头选择机制，在没有目标进入的情况下，所有节点处于休眠状态，并不用事先将节点网格状划分。

3.如权利要求2所述的无线传感器网络动态簇机制的目标跟踪和耗能优化方法，其特征是，所述a的具体步骤为：当目标第一次进入传感器网络的侦测区域时，节点感应到目标的RSSI强度大于P₀时，即节点与目标的距离小于阈值R₀时，这些节点构成集合B＝{B₁…B_n}，它们共同参与到簇头的竞选过程中，P₀代表节点所能检测到目标的距离以及能量的加权的阈值；R₀代表节点与目标的距离，在多个节点与目标之间距离小于R₀时候，那么这些节点都有成为簇头的可能；B代表所有可能成为簇头的节点的集合，B₁-B_n分别代表这n个可能成为簇头的节点；节点接收到的RSSI强度小于P₀或是没有侦测到目标信号，将继续保持休眠状态；设节点的侦测距离为R_s′，当目标距节点距离在R₀≤(R_s′-e)时总会被检测到；通常情况下e＝0.1R_s′，e代表节点检测距离的允许误差；

使用改进型无线电自由空间传播模型：

P(d)=P(d0)-10nlog(dd0)---(1)]]>

其中，P(d)表示节点与目标距离为d时的接收功率强度，其单位是dBm，表示分贝毫伏；P(d₀)是基准距离为d₀时的信号强度，其单位是dBm，表示分贝毫伏；n表示路径长度和路径损耗之间的比例因子，依赖于建筑物的结构和使用的材料；实现时取d₀为1，n＝2；节点集合B＝{B₁…B_n}，定义:

ENDi=eiα[1-diRs]βdi<R0ENDi∈(0,1)---(2)]]>

END_i是节点经过距离和能量加权之后计算的数值，其中e_i为节点B_i当前的剩余能量，B_i代表第i个节点，d_i为节点i与跟踪目标的距离，R_s为传感器的感知半径，α,β为权重因子；节点i自动计算当前的END_i值，并广播节点的ID，组簇使能信号等相关控制信息，如果是目标已经在该区域出现一次以上，则使用上次更新过的END_i值；同时节点i也会收到B集合中的其它节点发送的广播信息；

节点i比较自身的END值与接收到的END值大小；若该节点的END值小于任意一个节点当前的END值，则进入等待状态；若该节点的END值大于任意一个节点END值，则当选为簇头CH₀，并发布组簇信息，激活相应的节点参与组簇；若该节点的END值与其他节点相同且同时为最大值；则选择ID号小的作为CH₀；当选为CH₀的节点发布组簇信息，组簇信息包括节点ID，位置信息和时间同步标签，并激活处于等待状态的节点参与组簇；

B集合的其它等待节点收到簇头的组簇信号，竞选簇头之前B集合中包括所有的可能成为簇头的节点，经过竞选之后，有一个节点作为簇头，剩下的其他的节点构成集合C；节点k保留CH₀的ID与位置信息；然后节点k产生一个0～1的随机数，并与自身节点的END_k比较，若大于END_k，则不加入簇，节点进入重新休眠状态；若小于END_k，END_k为节点k自身的END值，则保存CH₀的信息，调整本地时钟与簇头同步，成为簇成员；以上步骤完成了一个初始簇的创建。

4.如权利要求1所述的无线传感器网络动态簇机制的目标跟踪和耗能优化方法，其特征是，所述b的具体步骤为：每个节点都有两个感知半径r和R，r<R，r代表低功率半径，R代表高功率半径，在通常情况下，节点使用低功率感知半径r；簇头节点设置时间门限t和T，t<T，当超过时间t还没有收到目标的位置信息，则表示目标丢失，簇头启动相应的恢复机制，节点启动高功率检测半径R；而当目标丢失后，t时间后由动态簇节点启动恢复机制，当前簇成员节点使用高功率感知半径R，T时间后，所有节点使用高功率感知半径R。