[发明专利]一种基于置换搜索的无线传感器网络聚类分簇方法

说明书

本发明公开了一种基于置换搜索的无线传感器网络聚类分簇方法，将某个区域中包含的多个传感器节点划分为若干个初始簇，并选出各个初始簇中的某个节点作为临时簇首，传统的聚类方法受初始聚类中心的影响，易陷入局部最优的情况，本发明与传统聚类方法相比，通过置换的方式优化了簇首的选举和成簇方式，可以有效地避免簇首节点出现局部最优的情况，通过本发明的方法对网络中节点分簇，使得整个网络中能量消耗更均衡，从而延长网络的使用期限。

技术领域

本发明涉及通无线传感技术领域，具体涉及一种基于置换搜索的无线传感器网络聚类分簇方法。

背景技术

无线传感器网络是当下通信领域研究的重点之一，它由一系列具有能量感知、位置感知和通信能力的传感器节点组成，这些传感器节点分布在监测区域内可以实时收集周围环境信息，并通过路由进行节点间的数据传输。由于传感器节点部署的环境复杂，节点间的成簇方式不能有效地均衡整个网络的能耗，这成为无线传感器网络长期持续工作的最关键的阻碍之一。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于置换搜索的无线传感器网络聚类分簇方法，该方法应用在无线传感器网络的节点分簇上，可以有效解决网络中的能耗不均衡的问题。

技术方案：本发明所述的基于置换搜索的无线传感器网络聚类分簇方法，包括：

(1)将某个区域中包含的多个传感器节点划分为若干个初始簇，设置轨迹表为空，并选出各个初始簇中的某个节点作为临时簇首；

(2)计算各簇内各个节点的聚合度值以及和整个该区域的聚合度值；

(3)判断各簇的当前临时簇首的聚合度值是否为各簇内各个节点的聚合度值的最大值，若是，转入步骤5，否则，转入步骤4；

(4)选取各簇的最大聚合度值对应的节点为各簇的簇首，并将轨迹表中与已调整的各簇中非当前簇首相关的记录清空，转入步骤5；

(5)判断是否达到终止条件，终止条件为达到最大的迭代次数或整个该区域的聚合度值稳定地收敛；若达到，转入步骤9，否则，当前迭代次数加一后，转入步骤6；

(6)将各簇中聚合度值中位数以下对应的节点选为待置换节点；

(7)按照置换规则进行置换，判断是否置换成功，若置换成功，转入步骤8，如果置换失败，转入步骤6；

(8)将置换成功的各簇中簇首与簇内节点信息录入轨迹表，并转入步骤2；

(9)输出各簇最优簇首节点信息和各簇的节点信息，完成网络中所有节点的分簇操作，得到最优的分簇结果，并输出最终的分簇结果。

进一步的，包括：

所述步骤(2)中，各簇内各个节点的聚合度值表示为：

整个该区域的聚合度值表示为：

其中，K为在该区域内划分的簇的总数，m为每个簇中包含的传感器节点总数，1≤i≤K，1≤j≤m，α表示距离调节参数；β表示能量调节参数，α+β＝1，表示第i个簇中节点j与基站BS的曼哈顿距离；表示第i个簇中节点k到节点j的曼哈顿距离；表示第i个簇中节点j向基站BS传输单位数据量消耗的能量；表示第i个簇中节点j向节点k传输单位数据量消耗的能量。

进一步的，包括：

所述轨迹表为由K个带有各簇编号的空间组成，每个空间中均由键和值组成的键值对构成，键对应的是第i个簇的簇首信息，值对应的是一组链表，链表中存储的是第i个簇中所有节点组成的对象信息。

进一步的，包括：