[发明专利]一种无线传感器的多跳最优路径选择方法

权利要求书

1.一种无线传感器的多跳最优路径选择方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、根据初始节点能量和传输节点消耗，建立无线传感器节点的能效计算模型，并计算出各个节点的剩余能量RE；

S2、根据邻居节点信息和下一跳节点位置信息，建立数据聚合模型，计算出各个簇头与其成员节点之间的距离D_toC；

S3、根据节点密度，在无线传感器网络中确定m个初始聚类中心；

S4、输入剩余能量RE和距离D_toC，将m个初始聚类中心利用IF-THEN模糊规则中的隶属函数对应输出m个最优簇头；

S5、成员节点将信息集中发送给对应的最优簇头，各个最优簇头之间通过多次转发将数据传输到目的地；根据迭代次数和簇间数据包传输成功率，丢弃或者合并无效路径，完成路径搜索；

S6、通过评估路径质量，从步骤S5中搜索出的路径中竞争比选求解出多跳最优路径；

其中，步骤S5中具体包括：

设P(u,v)是节点u和节点v之间的数据包接收比，则数据包传输成功率的表示如下：

subject·to PDR≥T_PDR；

其中，PDR是数据包传输成功率，T为总时间，T_PDR是PDR的阈值；

迭代次数T_K是根据最优簇头转发数据到达目的地的次数为指标，假设初始迭代次数为1，根据最后一次迭代所选动作的概率乘积，如果该乘积1，则表示迭代次数越大；

其中步骤S6中具体包括，通过性能指标函数评估路径质量综合考虑簇头迭代次数和数据包传输成功率，并且采用Max-Min标准化对数据进行变换，同时采用竞争比选方式，选择迭代次数较小且数据包传输成功率较高的路径作为最优路径。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感器的多跳最优路径选择方法，其特征在于，所述各个节点的剩余能量的计算方式包括RE＝E_R(l)-d×E_elec，具体为：

其中，RE表示所有节点的剩余能量；E_R(l)表示数据接收的能量消耗，E_T(l)表示数据发送时的能量消耗，E_elec表示单个节点能量消耗，d₀为传输距离阈值，ε_fs和ε_amp均表示必要的能量消耗参数，l表示数据长度；d为实际传输距离。

3.根据权利要求1所述的一种无线传感器的多跳最优路径选择方法，其特征在于，所述各个簇头与其成员节点之间的距离的计算公式包括：

其中，

如果是原始数据聚合，即θ_j＝δ_j，

那么聚合公式为：

如果聚合的数据不是原始数据，

那么聚合公式为：

表示节点S_i和节点S_j的中间聚合；表示节点S_i当前聚合结果；θ_j表示节点S_j的数据；δ_i表示节点S_i的原始数据；δ_j表示节点S_j的原始数据；τ表示数据聚合参数；c表示聚合常量；D表示节点之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种无线传感器的多跳最优路径选择方法，其特征在于，所述m个初始聚类中心的确定公式包括定义无线传感器节点密度，寻找某领域节点密度，若该领域节点密度大于所定义的无线传感器节点密度，则将第一个高密度区域数据点的结合作为第一个初始聚类中心，再将距离第一个聚类中心最远的数据点作为第二个聚类中心，对于m个聚类中心，满足根据此公式选择出m个聚类中心；其中，p₁表示第一个聚类中心；p_m表示第m个聚类中心。

5.根据权利要求1所述的一种无线传感器的多跳最优路径选择方法，其特征在于，所述m个最优簇头的确定方式包括采用IF-THEN规则建立模糊规则，使用IF-THEN规则中的隶属函数，利用三角隶属函数进行模糊推理；输出对应的m个最优簇头。