[发明专利]一种多源无线传感器网络环境下同构性路由协议方法

说明书

本发明提出了一种多源无线传感器网络环境下同构性路由协议方法。本发明通过不同类型的传感器节点中心位置附近寻找初始簇首传感器节点；根据所有簇首传感器节点进行广播；考虑到传感器节点间数据传输能耗以及传感器节点簇内分布的同构性，构建非簇首传感器节点隶属度计算模型；建立簇；将所有非簇首传感器节点都被归入到对应簇中，完成无线传感器网络簇的建立；簇首传感器节点采用基于时分多址的方式为簇中的每个传感器节点分配通信时隙；数据在网络中从传感器节点发送至簇首传感器节点，由簇首传感器节点汇聚到汇聚节点；簇的更新。本发明提升了簇内传感器节点分布的同构性，增强传输数据的相关性，提升了网络整体运行效能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种多源无线传感器网络环境下同构性路由协议方法。

背景技术

无线传感器网络(WSN)是由大量传感器节点组成的一种自组织网络，因其网络设置灵活，覆盖范围广，可靠性强等特点，被广泛应用于环境检测、交通运输、工/农业生产，军事等诸多领域。由于WSN大量传感器节点间数据传输及自身能量的限制，数据压缩成为WSN网络的重要内容之一。通过设置合理的路由策略(路由协议)是提升能量利用率、压缩传感数据的重要途径之一。

在现有的路由协议中，LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议是使用最为广泛，同时也是典型的分簇路由协议(其经典结构如图1所示)。这种方法能够较为有效的将网络中的能量负载更为均匀地分配到传感器节点，从而降低网络能耗，提高网络生存周期。但在多源传感网络中(多种类型传感器网络，如爆炸实验中，部分传感器采集压力、应力，部分传感器采集加速度)，该协议存在以下问题

无法将高效地将相同类型传感器节点感知数据汇聚到同簇中，相对于异类传感器节点，同类型传感器节点采集到的数据具有很强的时空相关性，因而簇内的同类型数据传输能够较大幅度提升数据压缩比，提升网络传输性能，节省网络能耗。

簇首传感器节点的分布是随机的，没有考虑新一轮簇形成时，传感器网络能量节点分布，容易出现被选的簇首传感器节点集中在网络某一区域的现象，增加簇内网络通信能耗，影响网络性能。

发明内容

针对上述情况，本发明利用同类传感器数据时空上的高相关性，提出了一种多源无线传感器网络环境下同构性路由协议方法。

本发明的技术方案为一种多源无线传感器网络环境下同构性路由协议方法，具体包以下步骤：

步骤1：通过不同类型的传感器节点中心位置附近寻找初始簇首传感器节点；

步骤2：根据所有簇首传感器节点进行广播；

步骤3：考虑到传感器节点间数据传输能耗以及传感器节点簇内分布的同构性，构建非簇首传感器节点隶属度计算模型；

步骤4：建立簇；

步骤5：重复步骤4直至所有非簇首传感器节点都被归入到对应簇中，完成无线传感器网络簇的建立；

步骤6：簇首传感器节点采用基于时分多址的方式为簇中的每个传感器节点分配通信时隙；

步骤7：数据在网络中从传感器节点发送至簇首传感器节点，由簇首传感器节点汇聚到汇聚节点，完成这一工作周期的数据采集任务；

步骤8：簇的更新；

作为优选，步骤1中所述通过不同类型传感器节点的中心位置附近寻找初始簇首传感器节点具体为：

利用K中心点算法(K-mediods)计算出各类型传感器节点的中心位置，记为：

center_i＝(x_i,y_i)i∈[1,M]