[发明专利]基于能效的WSN分簇多跳传输方法

权利要求书

1.基于能效的WSN分簇多跳路由方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤S1：定义待测空间的大小，在待测区域随机部署传感器的节点，所有传感器都有唯一的节点编号，节点获得自身的位置和基站的距离；

步骤S2：对网络中的节点信息进行初始化，并根据节点在网络的位置关系，确定所有节点到基站的最小节点路由成本；

步骤S3：通过聚簇多跳传输模式预筛选出满足成为CH的节点，并根据节点的位置关系对节点重新编码；

步骤S4：设计合理的目标函数；对重新编码的节点进行全局最优搜索；确定最优CH组合；

步骤S5：CH搜索最优非簇首节点，选择最小路由成本的数据传输路径，确定CH到BS的最优多跳传输路径；

步骤S6：网络中CH接收成其员节点数据，经过数据融合后，通过非簇首节点多跳与基站进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于能效的WSN分簇多跳路由方法，其特征在于：所述步骤S1中所有传感器都有唯一的节点编号，通过网络中的节点到BS的距离进行编号，根据n个节点与基站之间的距离以升序方式编号，节点编号N_i满足如下公式：

D_is(N_i+1,BS)≥D_is(N_i,BS),i+1≤n

BS为基站；D_is(N_i,BS)表示节点N_i到BS的距离。

3.根据权利要求1所述的基于能效的WSN分簇多跳路由方法，其特征在于：所述步骤S2中最小节点路由成本为每个节点把数据传输到BS需要最少能量；通过最少的传输次数与节点处于自由空间数据传输模式，计算节点的最小路由成本；计算公式如下：

N_m(route)为N_m的节点路由成本。

4.根据权利要求1所述的基于能效的WSN分簇多跳路由方法，其特征在于：所述步骤S3中对重新编码的节点进行CH选择，包括如下操作：

通过两个阈值E_m和E₀进行判断，E_m为通过计算节点N_m的d₁范围内所有节点的平均剩余能量，如果N_m的能量大于等于E_m则表明该节点具有能量优势，则加入候选簇首；E_m的计算如下：

E(N_i)表示节点N_i的剩余能量；t为该节点的d₁范围节点的个数；

其中，t为：

t＝∑D_is(N_i,N_m)≤d₁

d₁为距离参数，当网络中节点普遍能量不足时，E_m值因此较小。

5.根据权利要求4所述的基于能效的WSN分簇多跳路由方法，其特征在于：所述步骤S3中根据节点的位置关系对节点重新编码，包括如下操作：

引入E₀进行筛选，E₀为数据接收和聚合所需要能量；E₀的值由如下公式计算得出：

W是参数；如果节点的能量高于两个阈值，则将其添加到CCH；

首先确定CCH中距离BS最近的节点N_i，对该节点重新编号为K₁，随后搜索该节点最近的CCH中的节点，编码为K₂；重复此操作，直到所有节点完成再编码；CCH为：

CCH＝{K₁,K₂,…,K_n}

n为CCH中节点的个数。