[发明专利]用于区域覆盖监控的无线传感器网络簇头选择方法

说明书

本发明公开了用于区域覆盖监控的无线传感器网络簇头选择方法，包括如下步骤：从备选节点内选择一个符合簇头选择条件的节点作为簇头，所述备选节点为同一个簇内正常工作的节点，剩余的备选节点作为成员组成节点，成员组成节点用于采集感知数据并将所述感知数据发送至簇头，簇头用于将所述感知数据发送至基站。本发明对簇头的选择进行了考虑，要求被选出来的簇头能够最大限度地减少未被覆盖的区域的面积。这有利于簇头节点能量的消耗，并充分利用了成员节点感知范围能够和簇头感知范围完全重叠这一特点。在不用做过多的能量耗费的情况下，高效的完成了相关工作，从而增加无线传感器网络的网络生存期。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及用于区域覆盖监控的无线传感器网络簇头选择方法。

背景技术

无线传感器网络已经成为越来越受重视的研究领域。人们已经意识到其在各种应用中有着重要的作用，例如，在战区进行侦察，自然灾害警报，大规模采样和智能家居。一个典型的无线传感器网络通常包含大量廉价的无线传感器节点，他们具有感知，处理和转发数据的功能。这些节点通常被放置在无法直接接触的地区。不同的无线传感器网络协议用于提高网络性能，并通过自组织的特点进行合作。这些因素有助于帮助随机抛洒的传感器节点形成一个ad-hoc(点对点)网络。由于每个节点都很小和电池供电，电源使用的不平衡可能会导致某些节点过早的死亡。所以增加无线传感器网络的网络生存期已成为热点话题。在无线传感器网络中，资源受限的传感器节点是随机地部署在监控区域。将他们组织成一个高效的无线传感器网络是非常重要。一个尝试性的解决方案就与路由相关。无线传感器网络路由协议可以分为两类，即平面路由和分层路由。两种不同的协议分别应用在不同传感器网络规模之上。在平面协议中，例如SPIN(Sensor Protocols for Information viaNegotiation，信息交换感应器协议)，TBF(Trajectory-Based Forwarding，基于轨迹的转发)和DD(Directed Diffusion，定向扩展路由协议)，所有节点具有相同的功能并执行相同的功能网络中的任务。在小规模网络中，这个协议是比较有效的。分层协议如LEACH(LowEnergy Adaptive Clustering Hierarchy，低功耗自适应集簇分层型协议)，HEED(AHybrid，Energy-Efficient Distributed clustering approach，使用固定簇半径的分簇协议)和PEGASIS(Power-Efficient GAthering in Sensor Information Systems，LEACH协议的改进协议)更好适合大型网络，因为它们具有良好的可扩展性。聚类技术在分层协议中很重要。每个簇由CH(Cluster Head，簇头)和MN(Member Node，成员组成节点)。与平面协议不同的是，CH和MN在分层协议中具有不同的功能。成员节点负责传感数据并发送给CHs，CH对接收到的传感数据进行处理并将汇总的数据发送给基站，因此，CHs的选择对于无线传感器网络的能量均衡至关重要。

因此，本发明公开了用于区域覆盖监控的无线传感器网络簇头选择方法，对簇头的选择进行了考虑，要求被选出来的簇头能够最大限度地减少未被覆盖的区域的面积。这有利于簇头节点能量的消耗，并充分利用了成员节点感知范围能够和簇头感知范围完全重叠这一特点。在不用做过多的能量耗费的情况下，高效的完成了相关工作，从而增加无线传感器网络的网络生存期。

发明内容

本发明对簇头的选择进行了考虑，要求被选出来的簇头能够最大限度地减少未被覆盖的区域的面积。这有利于簇头节点能量的消耗，并充分利用了成员节点感知范围能够和簇头感知范围完全重叠这一特点。在不用做过多的能量耗费的情况下，高效的完成了相关工作，从而增加无线传感器网络的网络生存期。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

用于区域覆盖监控的无线传感器网络簇头选择方法，包括如下步骤：