[发明专利]一种基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法

摘要

本发明给出基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法，使用模糊控制实现对簇头选择、簇内路由选择、簇间路由选择和簇头数据融合进行经验性、直观性、简单性和智能性的控制。本发明的分簇方法引入模糊判断，使得簇头能均匀分布，避免簇头分布在同一片区域。此外，本发明使用分布式异步簇头选择，簇头更换对外透明，整个网络的数据传输不因簇的重构而中断，避免数据下行传输和频繁的簇头更换；并基于静态簇头标签表对簇间多跳路由进行优化重组，确保了路由低能耗、高效率性能，提高了网路自组织能力。

主权项

一种基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于采用模糊控制方法对簇头选择、簇内路由选择、簇头信息融合、簇头节点间路由选择进行经验性和直观性的控制，所述方法包含的步骤为：第一阶段，网络初始化，完成第一次选择簇头和形成簇结构步骤1).选择簇头：启动汇聚节点，在以汇聚节点为圆心的各个圆环内引导产生均匀分布的簇头节点；步骤2).簇的形成：每个无线传感器节点根据能量与距离的关系选择距离自己最近的簇头，形成簇；第二阶段，上行传输步骤3).簇内路由：簇内节点采集目标环境信息后，在向着簇头节点方向上模糊判断并选择相邻若干个高剩余能量节点中的任一个作为当前节点的下一跳，如此重复，直到信息传送到簇头节点；每个节点在此过程中记忆自己的路由信息，在重新选择簇头节点之前维持自己一直按照记忆中的路由进行信息的传送；步骤4).簇头的信息融合：每个簇头节点在采集到一定数据包以后将根据模糊推理对数据进行融合：计算数据的算术平均值，丢弃偏差太大的不合理数据；步骤5).簇头间的多跳路由：簇头节点以多跳的方式将数据包发送给汇聚节点，簇间多跳路由采用与簇内路由类似的模糊控制方式，在向着汇聚节点方向上模糊判断并选择相邻若干个高剩余能量簇头节点中的任一个作为当前簇头节点的下一跳，如此重复，直到信息传送到汇聚节点；每个簇头节点在此过程中记忆自己的路由信息，在优化簇间多跳路由之前维持自己一直按照记忆中的路由进行信息的传送；第三阶段，簇的重构步骤6).簇的重构：簇的重构由当前簇头计数触发开始，当前簇头在本簇范围内经过两次模糊判断，选择高剩余能量节点中的任一个节点作为新的簇头节点，新旧两个簇头节点交换标签号，完成透明的簇的重构过程；步骤7).簇间多跳路由优化：在一个簇内，簇的重构次数超过阈值，就根据静态簇头标签表，通知各个簇头对簇间多跳路由进行优化；综上所述，在汇聚节点引导网络完成初始化后，网络就开始了完全自组织运行，即在上行传输的过程中不断实现簇的重构，完成数据的准确采集和高效路由。