[发明专利]无线传感器网络分簇路由方法及装置、存储介质和终端

说明书

本发明提供一种无线传感器网络分簇路由方法及装置、存储介质和终端，其中方法包括：获取待分簇无线传感器网络；基于生物地理学优化算法从待分簇无线传感器网络中筛选出初始簇首节点集合，将初始簇首节点集合中簇首作为初始聚类中心，基于预设聚类算法从待分簇无线传感器网络中筛选出最优簇首节点集合；基于最优簇首节点集合中的簇首节点，对待分簇无线传感器网络中的非簇首节点进行分簇，获取多个簇；基于遗传算法获取最优簇首节点集合中所有簇首节点到基站的最优传输路径，最优簇首节点集合中所有簇首节点均基于最优传输路径将节点数据传输至基站。本发明方法降低传感器节点的能量消耗，有效延长了传感器网络的生存周期。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种无线传感器网络分簇路由方法及装置、存储介质和终端。

背景技术

无线传感器网络由大量价格低廉、结构简单和体积较小的传感器节点通过无线信道联通而成。传感器节点既可以感知和监测物体或者环境的相关参数，也可以与传感器节点或者基站进行通信。基站用于收集监测区域内所有传感器节点的信息。无线传感器网络具备部署速度快、成本低和覆盖面积大等优势。在智能交通、农业、军事和电力等行业都得到了广泛的应用。

LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,低功耗自适应分簇协议)是最传统的分簇路由算法，以轮次的方式运行，每一轮次包含成簇阶段和稳态传输阶段。成簇阶段通过传感器节点生成的随机数与阈值之间的比较确定是否为簇首节；稳态传输阶段簇首节点将收集的数据单跳的传输到基站。LEACH具备节能的特点，但是随机选举簇首会导致成簇不均匀和负载不均衡的问题。

为了改善LEACH的缺点，本领域技术人员相继提出了改进算法。在成簇阶段采用聚类算法选举出最优的簇首节点；在数据传输阶段簇首节点采用多跳路由的方式将数据传输到基站。相关技术选举簇首节点时考虑了能量因素、簇首节点与基站之间的距离，但是未考虑簇首节点的均衡性，会出现极大簇和极小簇。数据传输阶段选取转发节点时主要考虑节点间距离，缺乏考虑节点的通信负荷量，导致部分簇首节点过早死亡，网络生命周期不长。

因此如何选取位置和能量合理的簇首节点和优化数据算数路径、均衡并均衡网络能耗、延长网络生命周期是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是无线传感器网络分簇方法无法选取位置和能量合理的簇首节点，且现有方法的数据传输方式缺乏考虑节点的通信负荷量，导致部分簇首节点过早死亡，网络生命周期不长。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无线传感器网络分簇路由方法，包括：

获取待分簇无线传感器网络；

基于生物地理学优化算法从所述待分簇无线传感器网络中筛选出初始簇首节点集合，将所述初始簇首节点集合中簇首作为初始聚类中心，基于预设聚类算法从所述待分簇无线传感器网络中筛选出最优簇首节点集合；

基于所述最优簇首节点集合中的簇首节点，对所述待分簇无线传感器网络中的非簇首节点进行分簇，获取多个簇；

基于遗传算法获取所述最优簇首节点集合中所有簇首节点到基站的最优传输路径，所述最优簇首节点集合中所有簇首节点均基于所述最优传输路径将节点数据传输至所述基站。

优选地，基于生物地理学优化算法从所述待分簇无线传感器网络中筛选出初始簇首节点集合包括：

以所述待分簇无线传感器网络任意簇首与非簇首设计方案作为栖息地，随机生成第一预设个数的初始栖息地；

计算每个所述初始栖息地的栖息地适宜指数，基于所述栖息地适宜指数从大到小的顺序从所有所述初始栖息地中筛选出第二预设个数的所述初始栖息地作为精英栖息地，并将剩下所述初始栖息地作为待修正栖息地；