[发明专利]一种多Sink节点移动的无线传感网生存时间优化方法

摘要

本发明公开了一种多Sink节点移动的无线传感网生存时间优化方法，包括（1）网关节点收集各Sink节点、各传感节点的位置信息，以及各传感节点的剩余能量信息，将监测区域分成大小一致的网格；（2）计算各网格的潜能值；（3）计算各Sink节点需停留的所有锚点而获得锚点集合；（4）将锚点集合中的锚点分配给M个簇，将各Sink节点分配到对应的簇中；（5）计算各分配到对应簇中的Sink节点经过簇内的所有锚点的最短移动路径并广播通知各对应的Sink节点；（6）所有Sink节点同时沿着各自最短移动路径收集传感节点的数据；（7）完成一个时间周期的数据收集后，重新收集各传感节点的剩余能量信息；若各传感节点的能量耗尽，则结束，否则返回执行步骤（2）。

主权项

一种多Sink节点移动的无线传感网生存时间优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：网关节点收集各Sink节点和各传感节点的位置信息，以及收集各传感节点的剩余能量信息，并将无线传感网的监测区域分成大小一致的网格；步骤二：网关节点计算每一个网格的潜能值；步骤三：网关节点计算各Sink节点需要停留的所有锚点，获得一个锚点集合；步骤四：网关节点将锚点集合中的锚点分配给M个簇，M的取值为Sink节点的数量；根据分簇的结果，将每一个Sink节点分配到对应的簇中；步骤五：网关节点计算每一个分配到对应簇中的Sink节点经过簇内的所有锚点的最短移动路径，并将各最短移动路径广播通知各对应的Sink节点；步骤六：所有Sink节点同时沿着各自的最短移动路径相应地采用静态收集或移动收集的方法收集传感节点的数据；步骤七：完成一个时间周期的数据收集后，网关节点重新收集各传感节点的剩余能量信息；如果无线传感网各传感节点的能量耗尽，则结束，否则网关节点返回执行步骤二；其中，所述步骤三包含如下步骤：a1)在整个无线传感器的监测区域内的所有网格中选择潜能值最大的网格的中心作为当前锚点，记录当前锚点所在网格的潜能值P*(1)，将当前锚点加入到一个此时为空的锚点集合P中；a2)以当前锚点为当前汇聚点，确定到该当前汇聚点的最小传输跳数不超过2的所有传感节点，这些传感节点的最大通信覆盖区域内的所有网格构成集合Q1；按式(2)所示方法，将集合Q1中的各个网格的潜能值分别减去当前锚点所在网格的潜能值P*，由此相应地得到集合Q1中各网格的新的潜能值：P(v)＝P(v)‑P*,v∈Q1  (2)式(2)中，P(v)表示网格v的潜能值，Q1表示在到当前汇聚点的最小传输跳数不超过2的所有传感节点的最大通信覆盖区域内所有网格的集合，v表示在集合Q1中的一个网格，P*表示当前锚点的潜能值；a3)如果无线传感网的监测区域内的所有网格的最大潜能值小于等于判决因子ε和步骤a1)所述的潜能值P*(1)的乘积，则执行步骤a5)，否则执行步骤a4)，ε的取值范围为0.1‑0.9；a4)重新在无线传感网的监测区域内的所有网格中选择潜能值最大的网格的中心作为新的当前锚点，将新的当前锚点加入到锚点集合P中，然后返回执行步骤a2)；a5)计算每个传感节点到锚点集合P中每一个锚点的最小传输跳数，如果无线传感网中存在到锚点集合P中的所有锚点的最小传输跳数都大于2的传感节点，则将这些传感节点作为孤立节点，并执行步骤a6)；否则输出锚点集合P，结束锚点的选择；a6)将无线传感网的监测区域内的所有网格的潜能值归零，通过式(4)重新计算无线传感网的监测区域内的所有网格的潜能值，并返回执行步骤a5)：P(v)=x1Σj∈G(v)exp(-α1dvj/dmax)+x2Σj∈G(v)exp(-α2Einitial/Re(j))---(4)]]>式(4)中，P(v)表示网格v的潜能值，dvj表示在集合G(v)中的孤立传感节点j到网格v的网格中心gridv的距离，gridv表示网格v的网格中心，G(v)表示在无线传感网的监测区域内到网格v的网格中心gridv的距离不超过dmax的所有孤立传感节点的集合，dmax表示孤立传感节点的最大通信距离，Re(j)表示孤立传感节点j的剩余能量，Einitial表示孤立传感节点的初始能量；α1表示距离潜能因子，取值范围为1～3；α2表示剩余能量潜能因子，取值范围为1～3；x1表示距离权重因子，取值范围为0‑1；x2表示剩余能量权重因子,x2＝1‑x1。