[发明专利]基于边介数的无线传感器网络分簇方法

摘要

本发明在拓扑结构具有一定组织结构特性的无线传感器网络基础上，提出一种基于边介数的无线传感器网络分簇方法。其过程为在簇结构发现过程中采用基于边介数的方法，对网络节点进行分簇。本发明将边介数引入分簇划分，对网络节点进行分簇，得到最优分簇网络。在小型网络中(主要针对无线传感器网络)，本发明在耗能均衡的情况下，不仅能得到一个可信度相对较好的分簇网络，还避免了孤立节点的出现，而且使用最优分簇后网络结构好，从而保证了网络的可靠性，降低了网络能耗，延长了网络的生存周期。

主权项

一种基于边介数的无线传感器网络分簇方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：针对由多节点组成的网络，构造出一个由0和1元素构成的对称三角阵，即构成网络邻接矩阵，其中N个节点网络的邻接矩阵GN×N：GN×N=......................................0111100000......1000100000......1001010000......1010100000......1101000001......0010001000......0000010110......0000001011......0000011101......0000100110.......................................,]]>根据所述邻接矩阵GN×N，计算所述网络中任意两个节点之间的最短路径；根据所述邻接矩阵GN×N，计算所述网络中任意两个节点之间的最短路径条数；计算边介数和边介数矩阵，其中，边介数是网络中所有最短路径中经过某一条边的路径的数目占最短路径总数的比例；所述边介数的计算步骤如下：B(i,j)=Σ1n(i,j);i,j∈[1,N],]]>其中，n(i，j)代表从节点i到节点j的最短路径条数，N代表节点数目；根据邻接矩阵GN×N和边介数的计算方法可得到边介数矩阵BN×N，其中BN×N=.......................................02.52.51.51.500000......2.50001.500000......2.5001.5000000......1.501.50200000......1.51.502000000......0000001.502.50......000001.5021.50......000000201.51.5......000002.51.51.502.5......00000001.52.50.......................................;]]>由边介数矩阵BN×N进行分簇，其步骤如下：首先由得到的边介数矩阵BN×N，依次去掉其最大值以及最大值所对应的邻接矩阵中的边，从而得到分簇；再计算整个分簇网络的Q值；Q值代表网络分簇结果的优劣，当Q取极大值时，网络分簇得到最优分簇结果；其中，分簇中使用的Q值定义为：Q=Σi(eij-ai2)=Tre-||e2||,]]>其中，eij代表从分簇i到分簇j之间连接的边的数目，代表在分簇i中的边的数目，Tre＝∑ieij代表连接顶点的边的数目，Q的取值范围为0～1。