[发明专利]基于正六边形网格划分的改进非均匀分簇算法

摘要

本发明基于正六边形网格划分的改进非均匀分簇算法属于网络节点算法领域，解决了现阶段无线传感器网络规模趋于扩大化和网络节点部署密集易造成数据冗余、能耗较大等问题，提出基于正六边形网格的无线传感器网络非均匀分簇算法(HGUC)，算法首先将感知区域进行正六边形网格划分，其次，在簇头选举阶段，选举每个网格中能量最大的节点作为备选簇头节点，最终簇头节点的选取考虑最优簇头数、节点的剩余能量、每个网格内存活节点个数等因素；在成簇阶段，根据簇首与基站的距离、节点剩余能量等因素，设定簇群范围的大小，从而降低数据冗余，实现网络能耗均衡。

主权项

基于正六边形网格划分的改进非均匀分簇算法，其特征在于，本算法按照以下步骤进行：1)簇建立阶段：以虚拟正六边形网格划分，在每个网格选举能量最大的节点作为备选簇头节点，同时考虑每个网格内存活相邻节点数，确保网格具有存活的节点最终选出能量最大且相邻节点数最多的节点成为最后的簇头节点，具体算法如下：首先，确定网格最优簇头节点个数，最优簇头数表示如式(5)式(5)中，n为网络节点个数，A为监测区域变长，εfs、εamp分别为传感器节点中放大电路在自由空间和多径衰落模式下的能耗系数，LBS为sink点与监测区域中心点距离；然后，根据最优簇头数Kopt、备选簇头节点剩余能量以及网格内节点密度，以P概率在备选簇头中选出部分节点作为最终簇首，首先每个备选簇头随机生成一个大小在0到1之间的数值，若该数值小于阈值则当选簇头，具体阈值公式如下：D表示在最后1/p轮中没有当选过簇头节点的集合，Er(i)表示第r轮备选簇头节点当前的能量，表示第r轮备选簇头所在网格f的节点的平均能量，w(f)表示网格f的节点数量，α为权重系数，取值为0～1；2)成簇阶段：根据备选簇头节点与基站的距离和备选节点当前网格内节点密度、节点剩余能量计算簇头节点竞争半径来构造大小不等的簇；3)数据传输阶段：簇间采用多跳的数据传输模式，进而平衡簇内及簇间能耗，有效的延长网络的生存周期。