[发明专利]基于IM-kmeans集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法

权利要求书

1.基于IM-kmeans集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据综合因素划分集群；

步骤2：计算每个集群状态，并在考虑无线传感器节点移动的情况下选择簇头；

步骤3：信息传输，所述信息传输包括：簇内信息传输和簇间的信息传输，其中簇内信息传输将信息通过单跳传输到簇头，簇间的信息传输通过概率路由算法，簇头通过一跳或者多跳的形式传输到sink节点或基站。

2.根据权利要求1所述的基于IM-kmeans集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

步骤1.1：根据无线传感器节点的数目和监测范围确定簇头数目，所述簇头数目定义为：n为传感器节点的数目；

步骤1.2：初始化聚类中心，采用IM-kmeans初始聚类点选择方法，在考虑节点间距离和网络覆盖的基础上对聚类中心进行初始化；

步骤1.3：采用速度因子和距离因子确定成簇状态。

3.根据权利要求2所述的基于IM-kmeans集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法，其特征在于，

所述步骤1.2包括如下过程：

步骤1.2.1：水下传感器节点集合S＝{s₁,s₂,...,s_n}，每个传感器通过感知获取周围邻居节点的信息Neig_i＝{s_j|d(s_i,s_j)＜r^e}，并维护一个相似度距离列表sim，其中r^e为传感器的通信范围；

步骤1.2.2：选取参考值ref作为初始聚类中心的倾向，将对于所有Ref|Neig_i|的传感器节点加入初始聚类中心候选集合Cand＝{s_i|Ref≤|Neig_i|}，其中其中，Neig_i表示符合条件的邻居节点的集合，由步骤1.2.1得出；n表示节点数目；α作为控制因子，调整初始聚类中心的倾向；

步骤1.2.3：从集合Cand随机选择一个节点s_i初始聚类中心加入初始聚类中心C，即C∪{s_i}；

步骤1.2.4：更新Cand中元素，将s_i相似度函数小于预定阈值的节点从候选集合中剔除；

步骤1.2.5：重复步骤1.2.3，直到完成k个初始聚类中心集合C的选取；定义初始聚类中心集合为C＝{c_i,i＝1,2,..k}。

4.根据权利要求2所述的基于IM-kmeans集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法，其特征在于，所述步骤1.3中，定义传感器节点s_i,s_j之间的距离因子为：

d(s)为传感器节点s到集群中其他节点的欧氏距离之和的平均值；M_g为第g个簇的成员节点集合；考虑到节点的移动情况，定义移动因子：

综合以上两种因素定义目标函数κ为：

节点根据目标函数κ计算更新后的距离，并选择最小的加入其中形成k个簇；接着对聚类中心的节点集合C＝{c_i,i＝1,2,..k}内的元素进行替换，重新计算函数κ^*；若κ^*＜κ则对集合C进行更新，执行有限步后若κ-κ^*＜ε则结束聚类过程；否则重新选取初始聚类节点，重新计算得到最终的聚类结果。