[发明专利]基于模糊逻辑的无线传感器网络路由方法

说明书

本发明公开一种基于模糊逻辑的无线传感器网络路由方法，每轮数据收集过程包括如下步骤：(10)簇群初始划分：每个传感器节点生成一个随机数，如果该随机数小于给定的阈值，则当前节点的状态转变为候选簇头节点，普通状态节点就近选择候选簇头节点加入簇群；(20)移动网关位置信息广播：移动网关广播自己的位置信息，传感器节点收到移动网关位置后，计算其与移动网关节点的距离；(30)簇头选择：根据簇群成员的状态参数，采用模糊逻辑系统模型，选择每个簇群的簇头节点；(40)数据由收集：数据由传感器节点收集，在簇头节点处汇聚、融合后，经由移动网关上传至基站。本发明的路由方法，能量负载均衡、能量消耗小，网络生命周期长。

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，特别是一种能量负载均衡、能量消耗小，网络生命周期长的基于模糊逻辑的无线传感器网路由方法。

背景技术

无线传感器网络WSN(Wireless SensorNetwork)，通常是由大量微小而且低成本的传感器节点组成，传感器节点通过单跳或者多跳的方式向汇聚节点发送收集过来的信息。这些传感器节点本身具有计算能力、存储能力和通信能力。由于无线传感器网络不需要固定网络基础设施的支持，具有易快速部署、易扩展、抗破坏性强、适合恶劣环境等优点，因此，WSN在国防军事、环境监测、医疗健康、工农业生产、抢险救灾等众多领域都具有重要的研究意义和广阔的应用前景。

由于传感器节点体积较小，节点的计算、存储和通信能力都有限；特别是传感器节点一般采用电池供电,节点一旦布置很难再对它们进行充电，所以无线传感器网络的生命周期会受到能量的限制。如何利用每个传感器节点有限的能量资源并采用一种高效数据传递方法，使能量消耗和能量负载达到平衡成为一个重要的研究课题。

较早的无线传感器网络包括密集部署的静态传感器节点和一个静态的汇聚节点。由于靠近汇静态聚节点的无线传感器节点负担着较重的数据流量，因能量消耗较快而容易出现能量洞，大大降低了无线传感器网络的生命周期。所以目前的多数路由协议中，将静态汇聚节点变为移动网关，路由过程中，移动网关在无线传感网的覆盖范围内移动，在传输范围内收集传感器节点感知到的数据信息，相较于静态汇聚节点的方式，很好的延长了网络的生命周期。

同样地，基于移动网关的无线传感器网路由协议也存在缺陷。当移动网关的运动轨迹固定不变时，路由过程中，移动网关移动路径周围的簇头节点，由于担负着数据的融合转发任务，会最先消耗完自身的能量，反而会降低无线传感器网的生命周期。

总之，现有技术存在的问题是：无线传感器网络路由方法能量负载不均衡、能量消耗大，网络生命周期短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模糊逻辑的无线传感器网络路由方法，能量负载均衡、能量消耗小，网络生命周期长。

实现本发明目的的技术方案为：

一种基于模糊逻辑的无线传感器网络路由方法，所述无线传感器网络包括在感知区域内自由移动的移动网关和多个传感器节点，初始状态时所有传感器节点均为初始能量相同的普通状态节点，所述移动网关与簇头节点直接通信，每轮数据收集过程包括如下步骤：

(10)簇群初始划分：每一轮开始时，每个传感器节点生成一个随机数x，如果该随机数小于给定的阈值T(n)，则当前节点i的状态转变为候选簇头节点，i为最大节点数时，所有传感器节点都完成了状态的变化，此时普通状态节点就近选择候选簇头节点，加入到簇群中；

(20)移动网关位置信息广播：移动网关向所有传感器节点广播自己的位置信息，传感器节点收到移动网关位置后，计算其与移动网关节点的距离；

(30)簇头选择：根据簇群成员的状态参数，采用模糊逻辑系统模型，选择每个簇群的簇头节点；

(40)数据由收集：数据由传感器节点收集，在簇头节点处汇聚、融合后，经由移动网关上传至基站。