[发明专利]一种基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法

权利要求书

1.一种基于树状簇结构的无线传感器网络移动数据收集方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、成树阶段

每个传感器节点通过邻居间相互通信，对比权重找到一跳范围内权重值最大的父节点，从而建立数据收集树，将树上节点分为根节点、叶子节点、普通子节点三种，并根据节点的特征确定树上的根节点和叶子节点，最终由根节点进行广播，使得树上叶子节点和所有普通子节点均获取到距离根节点的跳数信息；

(2)、数据收集树内汇聚点RP和子汇聚点SRP的选取

确定每棵树的根节点为汇聚点RP，并根据树的深度、各子树节点数量对树进行分割在树上寻找树内子汇聚点SRP，从而平衡负载；

(3)、数据收集树内数据上传存储与移动数据收集器MDC数据收集

将汇聚点RP和子汇聚点SRP所在位置作为移动数据收集器MDC的驻留位置，传感器节点将自身及子节点的数据发给自己的父节点，直到上传到汇聚点RP和子汇聚点SRP周围一跳范围内的邻居子节点，由后者存储并等待移动数据收集器MDC以旅行商遍历的方式到达这些位置后再上传到移动数据收集器MDC，最终由移动数据收集器MDC上传给静态sink；

(4)、汇聚点RP和子汇聚点SRP调整

在每个数据收集周期内，各汇聚点RP、子汇聚点SRP在移动数据收集器MDC收集完数据后，查询统计一跳范围邻居节点平均剩余能量，若低于所记录的上一次统计的初始剩余能量平均值的m％，0<m<50，则上传重新成树请求给移动数据收集器MDC，移动数据收集器MDC将其汇总发给静态sink，静态sink每个周期结束后计算各周期收到的重新成树请求数量累加值与总RP+SRP数量的比值，高于阈值的n％，50<n<100，则进行重新成树，否则通知移动数据收集器MDC继续执行收集任务；

所述的步骤(1)中父节点的选取，对比自身权重和周围一跳邻居节点的权重，其选取方法如下：

(4a)、如果节点i在其一跳范围内存在比自身权重值大的邻居节点，则节点i将在这些节点中选取权重值最大的节点为自身的父节点，同时节点i为其子节点；此时如果存在多个权重值最大的节点，则节点i将选取ID值较大的节点作为其父节点，同理，如果节点i一跳邻居中有节点j发现i为其周围最大权重节点且W_i>W_j，或者W_i＝W_j,i>j时，则节点i为节点j的父节点，节点j为其子节点；其中，W_i是节点i的权重，W_j是节点j的权重；

(4b)、如果没有节点将i视为父节点，同时i一跳范围内邻居节点的最大权重值比i的权重值小，此时如果按照4a的情况进行处理，则节点i将成为孤立节点，为了避免这种情况的出现，节点i仍将选取自己一跳邻居中最大权重的节点为自身的父节点；

(4c)、如果节点i一跳邻居中最大权重值的节点为节点j，j和i的权重值相等，则i将与j对比ID，如果i<j，则i将j视为父节点；

所述的步骤(2)中树内汇聚点RP和子汇聚点SRP的选取方法如下：

选取每棵树的根节点作为移动数据收集器MDC收集数据时的数据汇聚点RP，当形成的树深度较大，子节点过多，且存在大量子节点距离根节点的跳数值较大时，选取一部分树内子节点为树内子汇聚点SRP来缓解根节点周围的负载压力；

子汇聚点SRP的选取考虑各子节点到达汇聚点RP节点的跳数和各节点自身的子节点个数，每个子节点根据所收到广播包BRO_MSG计算出：

(8a)、自身到汇聚点RP的跳数，即自身所在层数H(i,RP)；

(8b)、自身的子节点个数CN(i)；

(8c)、自身需要上传的数据量DS(i)＝(CN(i)+1)×k bit，即所有子节点和自身的数据量，其中k为每个节点感知到的数据量，

子汇聚点SRP的选取，确定候选SRP的权重值为：w(i)＝H(i,RP)×DS(i)，其中H(i,RP)为自身到RP的跳数，即自身所在层数，DS(i)自身需要上传的数据量；

所述子汇聚点SRP的选取原则为：

(9a)、如果节点i确认自己距离根节点跳数值H(i,RP)>2且子节点个数CN(i)>＝2，则可以将自身确定为候选SRP，并计算出自己的权重w(i)＝H(i,RP)×DS(i)，每个候选SRP将和自己的两跳子节点交换信息；

(9b)、如果同一棵子树上，某个候选SRP发现自身的父节点不为候选SRP，而两跳范围有多个子节点为候选SRP，则将对比自身的权重和这些候选SRP的权重，选取权重较大者为最终SRP；若这些候选SRP的权重值相等，此时将选取较低层数的祖先节点为最终SRP；如果候选SRP相隔两跳之外则都取为最终SRP。