[发明专利]一种无线传感器网络中基于动态簇半径的非均匀分簇方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络基于动态簇半径的非均匀分簇方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：基站向感应区内的节点广播一条消息，询问节点的信息；

S2：节点收到消息后，向基站报告自身的节点ID、位置信息和剩余能量；

S3：基站接收并保存节点的位置信息，将整个网络分成m个等宽的环形区域，离基站最近的区域记为直接传输区域，其它区域记为间接传输区域，基站根据下式计算每个区域的上下边界以及平均剩余能量然后根据各个节点的位置确定其所在的区域：

上边界

下边界

其中，d_min和d_max分别是节点离基站的最小和最大距离，i为区域的编号，m为区域的总编号，然后基站第二次向节点广播消息，包括基站的位置坐标d_min、d_max、竞争半径调整值ΔR、区域总数m、节点总数N、各个区域的上下边界以及

S4：节点p接收到消息后，计算得出自身所在的区域，直接传输区域节点的竞争半径r₁和间接传输区域节点的竞争半径r₂：

其中，λ₁，λ₂和c均是大于0小于1的常数，d_p是节点p到基站的距离，和E_init分别表示节点p的剩余能量和初始能量，R₀是节点的最大通信半径；

其中，β₁和β₂是大于0小于1的常数，n_p为节点p所在区域，是区域n节点平均剩余能量，m为区域总数，ΔR表示竞争半径调整值；

S5：节点p向自身的竞争半径内的其它节点广播信息，包括节点的ID，竞争半径和当前剩余能量其它节点q接收后将与进行比较，若节点q就退出竞选，转S7步骤，剩余能量最大的则当选为簇头节点S；

S6：簇头节点S向最大通信半径R₀内广播信息，包括簇头节点S的ID、位置坐标、剩余能量与基站的距离d_s、所在的区域位置n；

S7：节点进行休眠，若收到簇头节点的广播信号，则退出休眠，并向接收到信号最强的节点发送入簇信息，若有多个信号一样强的节点，则选择剩余能量最多的节点加入，若节点收到了多个广播，则将记为候选中继节点z，转S8步骤；

S8：候选中继节点计算自己的权值，然后以通信半径R₀广播信息给其它的候选中继节点，其它候选中继节点接收后将其权值与自己的权值进行比较，若自己的权值小则退出竞选，权值最大的则当选为中继节点，其中，权值的计算公式为：

S9：簇头节点统计并记录簇内节点总数；

S10：在数据传输过程中，若簇头节点S_x位于直接传输区域内，转S11步骤，否则转S12步骤；

S11：簇头节点S_x将数据直接传输给基站；

S12：簇头节点S_x计算接收到信号的簇头节点的通信代价，选择代价最小的簇头节点S_y作为下一跳的传输节点，定义一个传输距离阈值dis，若d(S_x，S_y)＞dis，S_x则在两簇间搜索中继节点进行传输，若没有中继节点或者d(S_x，S_y)＜dis，则直接传输给S_y，其中，代价函数为：

其中，u为大于0小于1的常数，N_number和N分别为簇内节点数和节点总数，d(S_x，S_y)为S_x到S_y的距离；

S13：基站收到数据后便可进行数据整合，在一轮方法结束后，簇半径便会根据能量的消耗进行动态调整，开启下一轮方法。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络基于动态簇半径的非均匀分簇方法，其特征在于：在所述S3步骤中，整个网络分成四个等宽的环形区域，d_min为10m，d_max为90m，ΔR为10m，节点总数N为200。