[发明专利]一种混合时延敏感分簇的无线传感器网络数据融合方法

摘要

本发明公开了一种混合时延敏感分簇的无线传感器网络数据融合方法，本发明的传感器节点通过能量有效分簇算法形成数量呈指数增长的簇结构，簇头节点通过设置融合率，对接收数据进行融合处理，再通过TDMA方式传输给sink。算法中簇头与簇成员间有单层和多层连接两种方式。提出判决函数，将单层与多层模型相对应的的时延与能耗进行加权比较，判决每个簇的成簇方式，以达到最优的时延与能耗折中处理。在成簇阶段，能量有效分簇算法考虑节点密度与物理位置，通过构建代价函数选择代价值最小的节点成为簇头，以达到缩短通信距离的目的。在网络运行一段时间后，为均衡节点能耗负载，在簇内通过动态簇头重选算法构建效益函数重新竞选新的簇头。

主权项

1.一种混合时延敏感分簇的无线传感器网络数据融合方法，所述无线传感器网络中包含一个sink节点与N个无线传感器节点，sink节点位于探测区域中间，无线传感器节点随机分布在监测区域内；包括sink节点与无线传感器节点在内的所有节点一旦布置后位置便不再改变，且无线传感器节点的初始能量均相等；所有节点均能够与其他无线传感器节点和sink节点进行直接通信；无线传感器节点从监测区域收集单位大小数据后通过单跳或者多跳的方式传输给sink节点，特定节点通过数据融合对收集到的数据进行融合处理，其中为特定节点簇头节点或父节点；假设两无线传感器节点间传输单位大小数据均需单位大小时间，所有特定节点的数据融合率r大小一致但可变化，r表示融合后数据总大小与融合前数据大小之比，且0.5≤r≤1；r＝0.5表示2单位数据融合为1单位数据，r＝1表示2单位数据融合后仍为2单位数据，不进行数据融合操作；假设无线传感器网络共有N个无线传感器节点，则无线传感器网络能够被组织为k个簇，前k‑1个簇的大小以2的指数幂形式递增，第k个簇大小为N‑2k‑1+1；其中：2k‑1‑1＜N≤2k‑1                 (1)；其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：初始化传感器节点本地参数；步骤2：传感器节点通过能量有效分簇算法形成数量呈指数增长的簇结构，并选取代价最小的节点成为簇头节点，簇结构包括单层结构或多层结构；步骤3：通过判决公式F判断步骤2中的簇结构为单层结构或多层结构；若F>0，则簇结构为多层结构；若F<0，则簇结构为单层结构；若F＝0，则任意选择簇结构为单层结构或多层结构；步骤4：通过时隙重调进行时隙重分配；步骤5：网络运行并判断有无节点死亡；若有，则网络停止运行，本流程结束；若无，则执行下述步骤6；步骤6：判断轮次是否达到周期；若是，则进行动态簇头重选，然后执行下述步骤7；若否，则回转执行上述步骤5；步骤7：回转执行上述步骤3。