[发明专利]基于模糊逻辑的无线传感器网络路由方法

摘要

本发明公开一种基于模糊逻辑的无线传感器网络路由方法，每轮数据收集过程包括如下步骤：(10)簇群初始划分：每个传感器节点生成一个随机数，如果该随机数小于给定的阈值，则当前节点的状态转变为候选簇头节点，普通状态节点就近选择候选簇头节点加入簇群；(20)移动网关位置信息广播：移动网关广播自己的位置信息，传感器节点收到移动网关位置后，计算其与移动网关节点的距离；(30)簇头选择：根据簇群成员的状态参数，采用模糊逻辑系统模型，选择每个簇群的簇头节点；(40)数据由收集：数据由传感器节点收集，在簇头节点处汇聚、融合后，经由移动网关上传至基站。本发明的路由方法，能量负载均衡、能量消耗小，网络生命周期长。 1

主权项

1.一种基于模糊逻辑的无线传感器网络路由方法，所述无线传感器网络包括在感知区域内自由移动的移动网关和多个传感器节点，初始状态时所有传感器节点均为初始能量相同的普通状态节点，所述移动网关与簇头节点直接通信，每轮数据收集过程包括如下步骤：

(10)簇群初始划分：每一轮开始时，每个传感器节点生成一个随机数x，如果该随机数小于给定的阈值T(n)，则当前节点i的状态转变为候选簇头节点，i为最大节点数时，所有传感器节点都完成了状态的变化，此时普通状态节点就近选择候选簇头节点，加入到簇群中；

(20)移动网关位置信息广播：移动网关向所有传感器节点广播自己的位置信息，传感器节点收到移动网关位置后，计算其与移动网关节点的距离；

(30)簇头选择：根据簇群成员的状态参数，采用模糊逻辑系统模型，选择每个簇群的簇头节点；

(40)数据由收集：数据由传感器节点收集，在簇头节点处汇聚、融合后，经由移动网关上传至基站。

2.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述(30)簇头选择步骤包括：

(31)节点剩余能量值计算：每一轮结束时，节点都会因为发送和接收数据而消耗能量，根据能量消耗模型计算当前节点的剩余能量值；

(32)中心性计算：结合簇群所有成员的位置信息计算簇群几何中心，然后计算簇群成员节点与该簇群几何中心的距离；

(33)节点网关距离计算：节点根据收到的移动网关的位置信息，计算其与移动网关节点的距离；

(34)最优簇头优先权计算：将节点剩余能量值、节点与簇群几何中心距离、节点网关距离代入模糊逻辑系统模型，选取具有最高优先权的节点为簇群的簇头。

3.根据权利要求2所述的路由方法，其特征在于，所述(31)节点剩余能量值计算步骤中，

节点发送k字节数据的能量消耗公式为：

节点接收k字节数据的能量消耗公式为：

E_Rx(k)＝E_elec*k  (3)

两种模式的分界限的距离定义为：

式中：E_elo传输1比特数据时电子设备的能耗；ε_fs和ε_mp分别表示自由传输和多路径传输模式下的无线放大器能耗，d₀为两种模式的分界限；d为发送端与接收端节点的距离。