[发明专利]无线传感器网络中基于HEED算法的错误容忍和多路径优化方法

摘要

本发明公开了无线传感器网络中基于HEED算法的错误容忍和多路径优化方法。首先进行节点部署，节点先计算初始化参数，与邻居节点进入竞选簇头的第二阶段，确定节点自身是否应该当选簇头，之后等待一段时间twait，当收到所有的邻居节点的第二阶段完事广播消息。节点进入第三阶段，确定自己的身份。然后建立簇内路由和簇间路由。使用GG图论模型对网络中与基站通信的路由进行路径优化。本发明可以降低网络进行通信的能耗，提高网络工作的可靠性，延长网络的生存时间。

主权项

无线传感器网络中基于HEED算法的错误容忍和多路径优化方法，其特征在于：包括以下几个步骤，步骤一：进行节点部署，整个网络记做S，网络节点数N＝|S|，在N个节点中选择出m个簇头节点，每个普通节点gi∈S‑CH,1≤i≤(N‑m)都能被一个簇头节点cj覆盖,CH为簇头集，cj∈CH,1≤j≤(m＝|CH|)，每个节点按照等概率被部署到k个不同大小的带状区域Ai内，Ai∈TMA,AreaAi≤AreaAj,1≤i≤j≤k,AreaTMA=Σi=1kAreaAi=W×L]]>为带状区域Ai的面积，W为网络的径向长度，L为网络的径向宽度，TMA为总的带状区域，带状区域Ai内的节点为aj∈Ai,1≤j≤|Ai|,|Ai|为带状区域Ai内的节点总数，aj的簇内竞选半径为带状区域Ai的竞选半径；步骤二：更新节点的邻居节点信息列表Snbr、剩余能量Eresidual、本地平均剩余能量节点竞选等待时间twait、竞选阈值CHprob和簇内代价EWNC；步骤三：每个节点等待时间twait后，竞选簇头节点；每个节点有一个用于存储节点收到的其他节点的试探簇头消息和竞选簇头成功消息的簇头列表SCH，当节点未收到邻居节点的试探簇头竞选消息时，节点以概率Tr广播成为试探簇头的消息，Tr≤CHprob，所有的节点竞选簇头节点后，簇内代价最小的节点成为簇头节点并同时广播竞选簇头成功消息，从簇头节点的簇头列表SCH中选出EWNC次低并且剩余能量最高的邻居节点作为副簇头节点；步骤四：普通节点包括近亲成员节点和远亲成员节点，普通节点按照如下步骤选取并加入簇头：4.1近亲成员节点直接加入邻居簇头；4.2统计簇头节点cj的近亲成员节点数num＝|{cj.crm,si,si∈cj.crm}|，cj.crm为簇头cj的近亲成员节点列表，计算并广播簇头cj近亲负载矩close_Loadtorques；close_Loadtorques=num×EWNCcj]]>4.3远亲成员节点接收到簇头节点cj的广播后，加入近亲负载矩最小的簇头；步骤五：建立簇内路由；对于簇头节点的近亲成员节点，建立单跳路由，对于簇头节点的远亲成员节点，采用GG邻近图算法形成多跳路由转发；步骤六：建立簇间路由；带状区域Ai内的簇头和下一带状区域Ai+1内的簇头进行消息交换，从带状区域A1开始，每个带状区域的簇头节点和下一带状区域的簇头节点交换消息，获得带状区域Ai内的簇头节点在下一带状区域Ai+1的下一跳中继节点，利用GG邻近图算法形成多跳路由转发。