[发明专利]一种针对目标检测的无线传感器网络分布式分簇和休眠调度方法

摘要

本发明属于无线传感器网络领域，一种针对目标检测的无线传感器网络分布式分簇和休眠调度方法。本发明的目的是针对目标检测的应用，根据网络的分簇结构决定网络节点的休眠机制，达到较低的端到端投递延迟。主要包括：分簇结构的划分，节点的休眠调度等。本发明要解决的是网络休眠调度引起的端到端投递延迟大幅增加的问题，实现了低延迟低能耗的休眠调度机制。

主权项

1.一种针对目标检测的无线传感器网络分布式分簇和休眠调度方法，其特征在于：网络划分为簇状结构，网络中节点采用基于帧结构的休眠调度，节点采用同步的帧结构，每个簇有一个簇头节点，簇内其余节点为普通节点，簇内节点采用同步休眠调度，簇头节点根据其距离Sink节点的距离决定本簇在每个帧中的工作相位，簇内节点通过CSMA信道竞争方法向其簇头节点发送数据，簇头节点间建立到达sink节点的梯度，且根据梯度交错排序休眠调度，以时间序贯的方式传输数据到达sink节点，以期达到较低的端到端投递延迟；其中，网络按照以下步骤分簇：·步骤1，Sink节点发送ClusterHeadIndication消息给自己的两跳邻居以通告自己成为簇头节点，该消息携带Sink节点ID，该消息迄今为止离开Sink节点的跳数距离，记做LEN且其初值为0，序列号SEQ且其初值为1，每次Sink节点发起广播一个新的ClusterHeadIndication消息，该消息携带的SEQ加1；·步骤2，每个节点i收到ClusterHeadIndication消息后，若该消息的SEQ值不小于本地记录的SEQ值或本地没有相关记录，则检测邻居的情况，若发送给自己ClusterHeadIndication消息的节点为簇头节点、并且其直接邻居中存在不与任何簇头节点直接相邻的节点，那么该节点设置一个计时器，其长度为Ti＝Tc×[1‑(min{Lij}×Ei)/(R×E)]，其中Tc为计时器的最大长度，Lij为节点i和节点j之间的距离且计算过程中要求节点j必须是节点i的邻居节点且为簇头节点，Ei为节点i的剩余能量，R是节点的最大通信距离，E为节点的初始能量；否则不执行任何动作；Ti的选取可以保障簇头节点的剩余能量较大、且簇头之间的距离尽可能的大，从而使网络簇头节点尽量少、网络边缘节点到达sink节点的跳数距离尽可能的小；·步骤3：若计时器超时，节点i选择自己为簇头，本地记录LEN和SEQ信息，并向两跳邻居范围内广播ClusterHeadIndication消息以通告自己成为簇头节点这一事件，所述ClusterHeadIndication消息中携带节点i的ID，以及从Sink到当前节点的跳数距离LEN、SEQ值；若未超时前收到其他簇头的ClusterHeadIndication消息则重复步骤2；·步骤4：每个非簇头节点根据梯度最小或随机的原则选择一个邻居簇头节点作为自己的簇头节点。