[发明专利]一种基于LEACH协议的无线传感器网络数据传输方法

权利要求书

1.一种基于LEACH协议的无线传感器网络数据传输方法，其特征在于，所述基于LEACH协议的无线传感器网络数据传输方法通过设置一个能量阈值V_a，将数据传输过程分为全网簇头选举和簇内簇头选举；

当在所有簇头中存在能量小于能量阈值V_a时，采用全网选举的方法，使区域内的每一个节点都有机会成为簇头；

当在所有簇头中存在能量大于能量阈值V_a时，进行簇内选举，依据剩余能量、节点密度和到簇内质心的距离的约束条件来选择新的簇内簇头，簇的结构不变化，在簇内选举一个非簇头节点成为新的簇头。

2.如权利要求1所述的基于LEACH协议的无线传感器网络数据传输方法，其特征在于，所述基于LEACH协议的无线传感器网络数据传输方法包括以下步骤：

步骤一，第一轮进行全网簇头选举，依据剩余能量，节点密度，采用簇头选举阈值公式选举簇头；

步骤二，检查所有簇头剩余能量，簇头中有剩余能量小于V_a的簇头，进行步骤三；否则进行步骤四；

步骤三，进行全网簇头选举，首先，选取剩余能量大于节点平均剩余能量的节点为候选节点G₁；G₁集合中的节点产生随机数，跟阈值公式产生的值进行比较，如果随机数小于阈值簇头选举公式产生的值，G₁集合中的节点成为簇头，否则成为普通节点；簇头广播加簇信息，普通节点根据接收信号大小，选取簇头，并且加入簇头；

步骤四，进行簇内簇头选举，簇内节点的集合为L，选取簇内剩余能量大于或等于平均剩余能量的节点为集合L₁，在集合L₁中选取节点相对密度大于或等于平均相对密度的节点为集合L₂，在集合L₂中选取簇内离质心最近的节点为簇头节点；原始簇头将为普通节点，维持簇成员不变；

步骤五，稳定阶段，进行数据信息的收集和传送；

步骤六，进行下一轮簇头选举，从步骤二开始。

3.如权利要求2所述的基于LEACH协议的无线传感器网络数据传输方法，其特征在于，

所述步骤三中的簇头选举阈值方法具体包括：

每个节点计算自己的剩余能量，然后汇聚节点计算所有节点的平均剩余能量，选取区域内剩余能量大于所有节点平均剩余能量的节点，放到一个集合中，此集合简称为G₁；簇头选举阈值公式为：

T(ni)=P1-P[rmod(1/P)]×(aρ(ni)+bλD(ni)),∀ni∈G10,∀ni∉G1;]]>

式中n_i是当前节点节点号，P是网络中所需簇首数目与总节点数目的比值，即簇头比率；r是当前的选举轮数。a,b是加权系数且a+b＝1，ρ(n_i)是节点的相对密度，表示的是在标准通信半径R内，节点n_i的邻居节点数与标准簇内邻居节点数的比值；公式为：

ρ(ni)=Neighbor(ni)(1/P-1);]]>

其中Neighbor(n_i)为节点n_i在标准通信半径范围内的邻居节点数，N为区域内总节点数；(1/P-1)是标准簇内的邻居节点数；邻居节点数越大，选为簇头的可能性越大；

λ_D(n_i)是节点到汇聚节点的平均距离与节点到汇聚节点的距离的比值；公式为：

λD(ni)=(Σi=1NDtoBS(ni))/NDtoBS(ni);]]>

其中b是加权系数，D_toBS(n_i)为节点n_i到汇聚节点的距离。节点到汇聚节点的距离越大，选为簇头的可能性越小；

候选簇头节点生成随机数，然后判断自己生成的随机数是否小于簇头选举阈值，如果小于此阈值则向基站发送竞选消息；基站接收某些节点发送过来的竞选消息，然后进行簇头数据信息的处理，决定哪些节点为簇头。