[发明专利]一种无线传感器网络最大聚集度分簇方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络最大聚集度分簇方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、设置分簇轮数R_c=0，节点相互广播路由消息，并根据接收到的路由消息计算出归一化聚集度A；

步骤2、一轮分簇开始时，所有的节点（汇聚节点除外）均为未决节点，并同步启动一个簇头计时器，如果节点的剩余能量大于阈值能量E_th，则设置计时长度否则设置计时长度T_c=T_max，其中T_max是最大簇头计时长度；

步骤3、当某个未决节点的簇头计时器到达时，则该节点成为临时簇头节点，把簇员数C_m清零，向邻居节点广播簇头消息，然后启动一个簇头确认计时器，计时长度T_f=T₁+T₂·R₁，其中R₁是一个在区间[0,1]上均匀分布的随机变量，T₁，T₂均为系统预设值，T₁>0,T₂>0;

步骤4、当某个未决节点收到节点X发送的簇头消息时，则该节点成为普通簇员节点，立即停止簇头计时器并将节点X标记为自己的簇头，然后启动一个簇员计时器，计时长度T_m=T₁·R₂，其中R₁是一个在区间[0,1]上均匀分布的随机变量；

步骤5、当某个簇员节点的簇员计时器到达时，向其簇头发送一条加入消息；

步骤6、当某个临时簇头节点收到加入消息，把C_m加1；

步骤7、当某个临时簇头节点的簇头确认计时器到达时，如果C_m=0并且曾接收到过其它临时簇头节点发送的簇头消息，则成为普通簇员节点，选择聚集度最大的临时簇头作为自己的簇头并立即向该临时簇头发送加入消息；

步骤8、当某个临时簇头节点的簇头确认计时器到达时，如果C_m>0,则该节点成为最终簇头节点；

步骤9、一轮分簇完成，所有节点（汇聚节点除外）被划分为最终簇头节点和普通簇员节点，将分簇轮数R_c加1。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络能量高效最大聚集度分簇方法，其特征在于步骤1中所述的归一化聚集度的计算方法具体为：

1）节点维护一个邻居节点表，表中的每个条目信息由邻居节点的ID号和重叠度d组成；

2）节点之间相互广播路由消息，路由消息中包括该节点的ID号以及该节点所有邻居节点的ID号；

3）当节点接收到邻居节点i发送的路由消息时，计算节点i的邻居节点集合NBR_i和自己的邻居节点集合NBR的交集的个数，作为邻居节点i的重叠度,d_i=|NBR_i∩NBR|；

4）当路由消息交互完毕后，节点遍历邻居节点表，计算出邻居节点重叠度之和：

5)计算出节点的归一化聚集度：

A=max{1,(dsum+NbrNbr+1)·2}]]>

其中Nbr为邻居节点的个数。

3.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络能量高效最大聚集度分簇方法，其特征在于分簇分轮进行，由汇聚节点发起每一轮分簇，汇聚节点根据节点数据发送周期T_data、节点总数N以及最大成簇时间T_max来决定分轮时间间隔T_r，其中K>0为系统预设参数。

4.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络能量高效最大聚集度分簇方法，其特征在于步骤2中所述的阈值能量E_th通过以下方法来动态调整：

其中ρ为系统预设的能量衰减因子，E₀为归一化初始能量阈值,Rc为分簇的轮数。