[发明专利]一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法

权利要求书

1.一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于，包括：

1)节点根据位置信息和通信半径将监测区域划分为若干虚拟正六边形单元格；

第一轮，单元格内各节点计算与单元格中心的相对距离，根据距离选择各簇内的簇头；

簇头选举成功后，簇头根据簇内的节点个数，安排时隙给本簇的节点；

簇内节点在向簇头传输数据时，在数据包内增加各节点的竞争能力值β，簇头将所有节点的竞争能力值β进行排序；

簇头通过广播的形式进行数据应答，在应答包里将β值高的前几个节点ID号和β值发给簇内各节点；

下一轮簇头选举时，当前簇头剩余能量若低于某一阈值，节点可以很快选出竞争能力值最高的节点当选为簇头；

数据传输阶段，簇头将接收的信息融合后，通过多跳方式将数据传送给sink节点；

重复步骤3至步骤7，直至所有节点能量耗尽。

2.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤1)中，拓扑结构生成前，在网络初始化时，无线传感网中的各节点为同构节点，各节点设定一个唯一的标识符ID，根据节点的位置信息和通信半径，将网络区域划分若干虚拟的正六边形单元格，形成了蜂窝式的网络拓扑结构，且相邻单元格中的任意两个节点都能够直接通信，节点已知本身的地理位置和整个监测区域的位置信息，节点可以通过计算得知自己属于的单元格，每个节点都通过发送消息告知自己所在位置、ID号等信息，得知同一单元格其它节点的信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤2)中，在蜂窝结构中，综合考虑各方面因素，当簇头处于单元格中心时，整个网络的能量消耗最小，所以，在实际监测环境中，选举的簇头离单元格中心距离越近，越能有效地使用能量，以达到节能的目的，网络初始化后，节点的初始能量一样，且初始能量都能维持一轮所需的能量消耗，故第一轮簇头选举与节点到单元格中心的距离有关，距离越小则当选簇头的几率越大。

4.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤3中，节点当选簇头后，发布通告消息告知其他节点自己的簇头身份，簇头根据簇内的节点个数，产生一个TDMA定时消息，并且通知该簇中所有节点，当簇内节点收到这个消息后，它们就会在各自的时间槽内发送数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤4中，当簇内节点向当前簇头发送数据时，在数据包内增加节点的竞争能力值β，该值与节点的剩余能量及与单元格中心的距离有关，                                                ，

其中为节点的竞争能力值，为能量和距离的加权值，为节点的剩余能量，为簇内剩余能量，为节点到单元格到中心点的距离，为簇内节点数。

6.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤5中，簇头收到节点发送的数据信息进行处理转发后，对节点发送的竞争能力值β进行排序，挑选出最有可能成为簇头的前几个节点，在通过广播的方式进行数据应答时，在数据应答包内将排在前几位的节点编号ID及相关信息发送给簇内各节点，这样做就不会增加广播次数，只是以附加的方式就可以使整个簇内节点都能获得最有可能成为下一轮簇头的节点的信息。

7.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤6中，当簇头节点能量低于阈值（剩余能量小于一轮所需能量）或发生异常，其他节点可以很快根据所保留的信息选出新的簇头节点，通过该算法每次都可以选出最优的节点当选簇头，使簇内信息收集更加稳定，并避免了每轮簇头选举时所有节点相互交换信息所需的大量开销。

8.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤7中，数据传输的步骤是：(a)非簇头节点在簇头为其分配好的时隙里传送数据至簇头节点；(b)簇头节点在收齐了簇内节点发送过来数据之后，进行数据融合；(c)簇头节点按照多跳方式将数据发送至sink节点。

9.根据权利要求1所述的一种基于节点位置信息的无线传感网路由方法，其特征在于所述的步骤8中，完成了一轮的数据传输之后，重复步骤3至步骤7，直至所有节点能量耗尽。