[发明专利]基于Sink信任评估值的无线传感器网络分簇方法

权利要求书

1.一种基于Sink信任评估值的无线传感器网络分簇方法，包括如下步骤：

(1)初始化分簇网络：

1a)Sink节点利用HEED分簇方法对无线传感器网络进行初始化分簇，选择出占网络节点总数目5％的簇头，并将这些簇头信息广播出去；

1b)簇头节点计算并广播簇头节点到每个邻居节点的最小平均可达功率值；

1c)非簇头节点选择最小平均可达功率值最小的簇头节点，并加入该簇头节点所形成的簇，作为该簇的簇内节点；

(2)簇头节点和簇内节点均记录在初始化分簇网络建立后与邻居节点的交互情况，即成功与失败的次数；Sink节点记录在初始化分簇网络建立后与簇头节点的交互情况，并周期性的检测所有的簇头节点剩余能量，当某个簇头节点能量低于网络所有节点的平均能量值的50％时，无线传感器网络将进行新的一轮的分簇；

(3)Sink节点通知所有的簇头节点，簇头节点将广播通知所有的簇内节点，簇内节点计算其与邻居节点之间的直接信任评价值：

TR_d＝(S+1)/(S+F+2)

其中S为邻居节点与簇内节点交互成功的次数，F为邻居节点与簇内节点交互失败的次数；

(4)簇内节点计算所有邻居节点直接信任评价值，附加上节点的信任评价值时间戳和交互情况记录，发送给Sink节点；

(5)簇头节点接收到本簇内所有簇内节点的信任评价数据之后，簇内节点将自身所存储的与其它节点的交互记录删除，簇头节点将所有的信任值数据进行整合之后，发送给Sink节点；

(6)Sink节点接收到所有的簇头节点所发送的信任评价值数据后，开始计算节点的信任评价值：

6a)簇头节点的直接信任评价值基于步骤(3)所述直接信任评价值计算的方法，计算Sink节点对簇头节点的直接信任评价值:

TR_chi＝(S₁+1)/(S₁+F₁+2)

其中S₁为簇头节点与Sink节点交互成功的次数，F₁为簇头节点与Sink节点交互失败的次数；

6b)利用所有的簇内节点对簇头节点的直接信任评价值，得到Sink节点对簇头节点i的信任评价值：

TRi=NN+Nchi·ΣkNchikN·TRki+NchiN+Nchi·TRchi]]>

其中为簇内节点k与簇头节点i的交互次数，N为簇头节点i所在簇的所有簇内节点与簇头节点i交互的总的次数和，为簇内节点k对于簇头节点i的直接信任评价值，N_chi为簇头节点i与其它簇头和Sink节点的总交互次数，包括成功与失败的情况；

6c)Sink节点计算簇内节点k的信任评价值：

TRk=ΣiNkiΣNki·TRki]]>

为节点i与节点k的交互次数，TR_ki为节点i对于节点k的直接信任评价值；

6d)Sink节点利用以上计算得到的信任评价值与Sink节点所存储的历史信任评价值评价，计算总的信任评价值：

TR′=NN+N1·TRi+N1N+N1·TR,]]>

式中，TR'为Sink节点对节点i的新的信任评价值，N为Sink节点所统计的节点i的所有交互次数，TR为Sink节点所存储的节点i的历史信任评价值，N₁为Sink节点所存储的历史邻居节点交互次数；

(7)Sink节点根据信任评估值利用CHTE方法选择簇头节点；

(8)Sink节点根据所选的簇头节点建立分簇网络：

8a)Sink节点广播经过步骤7选择出的簇头节点的消息给所有的网络节点；

8b)簇头节点接收到消息之后，发送一个回应消息REP给Sink节点；

8c)Sink节点选择信任评估值最低的节点加入信任黑名单，并将信任黑名单发送给簇头节点；

8d)簇头节点发送消息通知信任黑名单之外的非簇头节点入簇；

8e)非簇头节点根据接收到的簇头节点所发送的消息的信号强度大小，选择信号强度最大的簇头节点作为其簇头入簇；

8f)Sink节点判断网络中节点入簇情况:如果除黑名单中节点之外所有节点均已入簇，则分簇网络建立完成，否则，Sink节点根据节点地理位置选择距离未入簇的节点最近的簇，并发送消息通知未入簇的节点加入所选择的簇。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤7)所述的Sink节点根据信任评估值利用CHTE方法选择簇头节点，按如下步骤进行：

7a)Sink节点将整个网络划分为若干个相同大小区域，并根据网络中节点的位置，统计每个区域内的节点数目，并利用HNDCRA方法按照5％的比例计算出每个区域的最佳簇头数目bn；

7b)Sink节点利用CHTE方法选择出第一个区域内的bn个最优簇头：

7b1)Sink节点根据其对该区域内的所有节点信任评价值，选择出信任评价值最大的n个节点组成最大信任评价值集合A；

7b2)Sink节点根据该区域内所有节点的剩余能量值，选择剩余能量值最大的m个节点组成剩余能量最大值集合B；

7b3)Sink节点比较上述集合A与B，选择出同时存在于A和B中的节点组成最优簇头集合C；

7b4)将最优簇头集合C中节点数与最佳簇头数目bn进行比较：

若最优簇头集合C中节点数目小于最佳簇头数目bn,则判断最大信任评价值集合A中元素数目n是否大于剩余能量最大值集合B中元素数目m，若n大于m，则将m值加1，反之，将n值加1；

7b5)并重复步骤7b1)至步骤7b3)，直到最优簇头集合C中的节点数目等于最佳簇头数目bn，并将最优簇头集合中的所有节点作为Sink节点所选择出的该区域内的簇头节点；

7c)Sink节点重复利用步骤7b1)至步骤7b5)，依次选择出其余各区域内bn个簇头节点。