[发明专利]一种基于LEACH协议的分簇优化及多跳传输方法

说明书

本发明公开了一种基于LEACH协议的分簇优化及多跳传输方法，包括，对无线传感器网络中的所有节点进行初始化；判断节点与基站的距离，若小于自身通信距离则直接与基站进行通信，反之在考虑节点与基站的距离及其自身剩余能量的情况下进行簇头选举；节点根据接收信号的强度选择所加入的簇，若节点到簇头的距离超出自身的通信距离，则根据距离矩阵选择最近的簇头加入；当其簇成员个数超出平均簇成员个数，超出的节点分别选择剩余能量最大的簇头加入；若节点与最大能量节点的距离超出自身通信距离，则选择普通中继节点中继；本发明经过改进的分簇算法和多跳传输，无线传感器网络的生命周期得到了有效的延长。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其是一种基于LEACH协议的分簇优化及多跳传输方法。

背景技术

物联网技术(Internet of Things，IoT),是指将事物通过信息传感设备，使用相关的协议接入互联网。这其中无线传感器网络(WSN)成为了物联网领域的热门话题。它具有体积小、重量轻的特点，具有感知、通信和数据处理能力，是一种全新的信息获取平台。能够实时监测和采集网络分布区域内各种监测对象信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现指定范围内目标的检测与跟踪。WSN具有移动性和自组织性，是一个动态的大规模网络。

网线传感器的网络节点一般由电池供电，电池由于容量限制且不能很方便的更换和充电。因此如何在网络工作的过程中节省能量，延长网络的生命周期，是无线传感器网络的重要课题.而LEACH协议以循环的方式随机选择簇头节点，将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中，达到了降低网络能源消耗、提高了网络整体生存时间。但是LEACH算法的簇头选择机制忽略了节点的具体位置，存在簇头分布不合理问题，导致有的区域簇头集中，有的区域没有簇头，极易形成极大簇和极小簇，使得能耗不均；由于簇头选举相对随机，有的节点即使剩余能量少也会被选作簇头，这使得节点很快耗尽能量而死亡，不利于延长网络寿命。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的技术问题是现有方法忽略节点位置，簇头分布不合理，使得能量消耗不均，网络寿命短的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于LEACH协议的分簇优化及多跳传输方法，包括，

对无线传感器网络中的所有节点进行初始化；

判断节点与基站的距离，若小于自身通信距离则直接与基站进行通信，反之在考虑节点与基站的距离及其自身剩余能量的情况下进行簇头选举；

节点根据接收信号的强度选择所加入的簇，若节点到簇头的距离超出自身的通信距离，则根据距离矩阵选择最近的簇头加入；

当其簇成员个数超出平均簇成员个数，超出的节点分别选择剩余能量最大的簇头加入；

若节点与最大能量节点的距离超出自身通信距离，则选择普通中继节点中继；

若簇头到基站的距离大于自身通信距离，则选择合适的簇头节点进行中继，否则簇头直接与基站通信。

作为本发明所述基于LEACH协议的分簇优化及多跳传输方法的一种优选方案，其中：进行初始化之前，需建立无线传感器模型，包括：

节点随机分布在一片方形区域，节点在部署完毕之后不再移动，定义各个节点可以感知自身的位置信息，且每个节点拥有唯一标识；

基站的位置在传感器区域之外的固定位置，固定不动，定义基站能量无限；