[发明专利]一种基于哈夫曼树平衡无线传感器网络节点能耗的方法

权利要求书

1.一种基于哈夫曼树平衡无线传感器网络节点能耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：当无线传感器网络中某个传感器节点的电量降低到设定的电量预警值数列中某一数值时，传感器节点将该信息发送到管理节点；

步骤2：管理节点获取传感器节点的数据，当无线传感器网络中降低到设定电量预警值数列的传感器节点数量到达设置的阈值，或者某一个传感器节点多次经过电量预警值数列时，通过哈夫曼树电量分层模型使用传感器节点剩余电量构建哈夫曼树对传感器节点进行分层；

步骤3：从构建的哈夫曼树最低层开始，从左到右依次为每个传感器节点选择上面所有层中能够直接连接且距离最短的传感器节点作为父节点，每个传感器节点能够设置连接的子节点数量；

选择父节点过程中对节点的处理顺序为从哈夫曼树的最低层到最上层，从每一层的左边到右边是由于哈夫曼树构建过程的特性，每一层的左边节点比右边节点数值更小，下层节点比上层节点数值更小，通过优先为具有低电量的节点选择最优的父节点来延长低剩余电量节点的使用时间，通过为每个节点选择距离最短的父节点来达到整体上的最优,也可以对父节点的剩余电量进行限制以实现距离较多且父节点剩余电量较多；

选择父节点过程中，最上面的两层节点中如果能够直接与管理节点相连，则将管理节点作为父节点，否则将最上面两层节点中自身可以直接通信且距离最短的节点作为父节点，同时该父节点必须能够与管理节点相连，即将同层或者仅次于最高层的节点作为父节点；

步骤4：管理节点将每个传感器节点的父节点信息发送到每个传感器节点，无线传感器网络根据新分配的信息重新启动。

2.如权利要求1所述的基于哈夫曼树平衡无线传感器网络节点能耗的方法，其特征在于，所述无线传感器网络具有以下特征：

a)无线传感器网络中传感器节点负责感知环境数据，感知范围固定，进行自组织，以多跳方式将数据发送到管理节点，无汇聚节点；

b)所有传感器节点使用电池供电，在网络中地位相同，初始状态及电量相同，管理节点不使用电池，具有稳定供电且具有计算能力或者将数据发送到服务器进行计算；

c)所有传感器节点散布在感知区域，位置固定，位置通过已有方法获取，管理节点能够获取传感器节点的编号、剩余电量以及位置信息；

d)管理节点可以与一定数量的传感器节点直接相连，而不只是与一个或几个传感器节点通信；

e)传感器节点能够获取周围可直接通信的其他节点的信息；

f)传感器节点能够获取管理节点发送的信息并存储。

3.如权利要求1所述的基于哈夫曼树平衡无线传感器网络节点能耗的方法，其特征在于，所述步骤1中的电量预警值数列指一个从大到小排列的人为设置的数值序列。

4.如权利要求1所述的基于哈夫曼树平衡无线传感器网络节点能耗的方法，其特征在于，所述步骤2中启用哈夫曼树电量分层模型的条件包括两类：一类是无线传感器网络中到达设置的电量预警值数列的节点数超过阈值时，阈值人为设置；另一类是无线传感器网络中的一个节点多次到达设置的电量预警值数列时，到达的次数能够人为设置。

5.如权利要求1所述的基于哈夫曼树平衡无线传感器网络节点能耗的方法，其特征在于，所述步骤3是在使用哈夫曼树电量分层模型对节点分层完成后对每个节点进行父节点的分配，对于每个节点需要从该节点所处层的上面所有层的节点中选取可直接连接且距离最短的节点作为父节点。