[发明专利]一种无线传感器网络中的分簇路由方法

说明书

一种无线传感器网络中的分簇路由方法，所述方法包括以下步骤：①设定WSN网络中簇的个数K；②确定分簇过程中的簇首决策因子；③参数标准化，建立簇首决策矩阵；④确定决策因子的权重向量；⑤计算分配权重的簇首决策矩阵；⑥构造理想最优向量与理想最劣向量；⑦分别计算候选节点与理想点最优向量的距离和与理想最劣向量的距离⑧选择K个节点做为簇首节点；⑨节点入簇；⑩簇内网关节点选择。本发明在充分考虑多个簇首决策因子的基础上选出簇首，再通过构造网关节点选择函数在簇内选出网关节点，由网关节点协助簇首节点将收集的数据及融合的信息发送到基站，大大提高了无线传感器网络的寿命及鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络中的分簇路由方法，所述方法可延长无线传感器网络的寿命，提高无线传感器网络的鲁棒性，属于通信技术领域。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由众多的无线传感器节点构成的，每个节点具有一定的通信和处理能力，无线传感器网络由于其易布设、自组织等特点，被广泛用于环境监测、军事、医疗等领域。但是，无线传感器网络中的传感器节点体积小，所以其通信和信息处理能力有限，尤其是能量非常有限。如果无线传感器节点的能量耗尽，其将无法继续完成感知及信息处理和通信任务，用户无法获取相关检测区域内的状态，从而降低了监测网络的覆盖率，使监测效果大打折扣，甚至造成重大信息丢失的后果。如何降低无线传感器网络的能量消耗，提高节点的寿命，是无线传感器网络应用过程中亟待解决的难题。

无线传感器网络的路由协议负责将节点收集到的数据经过中间节点传送到目的节点，路由协议对分组的传送时延及网络的能耗影响较大。在无线传感器网络中，主要有3类路由协议：平面路由协议、层次化路由协议及基于地理位置信息的路由协议。平面路由协议主要有泛宏协议(Flooding)、SPIN、SAR和直接传输路由协议等。层次化路由协议即分簇路由协议，常见的有LEACH、TEEN、PEGASIS、HEED等。基于地理信息的路由协议通过使用定位手段确定WSN中传感节点的具体位置，依据传感器节点间信号强度大小，确定节点间路由，常见的路由协议有GPSR、GAF、GEAR等。其中，分簇的路由架构可以提高无线传感器网络的寿命和稳定性。LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议是一种非常优秀的路由协议，在出现之初受到广泛重视，但是，LEACH协议中簇首负责数据的收集、预处理和转发的功能，节点负载过大，严重影响了无线传感器网络的寿命及鲁棒性，因此有必要加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种无线传感器网络中的分簇路由方法，以延长无线传感器网络的寿命，提高无线传感器网络的鲁棒性。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种无线传感器网络中的分簇路由方法，所述方法包括以下步骤：

①设定WSN网络中簇的个数K；

②确定分簇过程中的簇首决策因子；

③参数标准化，建立簇首决策矩阵：

假设影响簇首选择的簇首决策因子的个数为m个，无线传感器网络中的节点个数为n，第j个节点的第l个决策因子为a_jl，则无线传感器网络的簇首决策矩阵A'为A'＝(a'_jl)_n×m,j＝1,2,...,n；l＝1,2...,m

对簇首决策矩阵A'进行标准化处理，标准化处理后的簇首决策矩阵为A，

④确定决策因子的权重向量：

首先，利用下式计算传感器网络中节点的权重决策因子的信息熵：