[发明专利]一种基于布谷鸟算法和K-means算法的WSN路由协议方法

说明书

本发明公开了一种基于布谷鸟算法和K‑means算法的WSN路由协议方法，以轮为单位运行，每轮包括：一、成簇阶段：确定最优簇首数k，采用基于布谷鸟算法优化的K‑means算法进行分簇，得到k个簇及每个簇内的节点；二、对每个簇内的节点根据选举函数得到选举值，k个簇按照选举值选出每个簇的簇首；三、数据传输阶段：每个簇内的所述簇首接收、融合簇内节点数据，然后根据所述簇首到基站距离采用单跳或多跳的方式向基站发送数据；簇首采用多跳时，利用布谷鸟算法为簇首规划路由。本发明采用布谷鸟算法优化K‑means算法的初始聚类中心，使网络分簇更加均匀，以均衡网络能耗，选举的簇首更具合理性，通过规划簇首路由降低了簇首因长距离传输数据消耗的能量。

技术领域

本发明涉及网络路由协议领域，特别涉及一种基于布谷鸟算法和K-means算法的WSN路由协议方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)由大量廉价、功耗低的微型传感器节点组成。传感器节点通过无线通信方式形成自组织网络，可以感知监测信息，收集处理数据并将信息发送至汇聚中心或者基站，多应用于军事、工业、环境监测和航空等领域。但是由于网络节点能量有限且不可充电，如何延长网络生命周期是当前的关注热点。针对如何提高网络生命周期，人们提出了许多基于簇结构的层次性网络路由协议，并被证明是提高网络能量利用效率最有效的技术之一。基于簇结构的层次性网络路由协议将网络分为若干分簇，每个簇内选出一个簇首来接收融合簇内节点的监测数据，最后由簇首将数据发送至基站。基于簇结构的层次性网络路由协议的优点：1，数据融合简单。簇结构节点分为若干分簇，大量冗余数据可以由簇首处理后发送至基站，以减少数据发送量，增大节点生命周期。2，能量利用高效：相较于节点直接将感知数据发送至基站，基于簇结构的层次性网络路由协议中，节点首先将数据发送至对应簇首，再由簇首融合处理后发送至基站，减少了节点传输数据的距离，因而减少了节点能耗。目前常见的对于无线传感器网络分簇路由协议有LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)协议、LEACH-improve协议、DTK-means(Dual cluster head selection algorithm based on K-Means and dynamictrust degree in WSN,DTK-means)算法、BeeSwarm算法。