[发明专利]一种基于移动sink的无线传感网分簇方法

摘要

本发明公开了一种以移动sink在无线传感网中进行数据收集为前提，对无线传感网中的节点进行分簇的方法。首先，利用DBSCAN算法在空间上依据节点分布的密度进行粗略的分簇，将节点分布具有足够密度的区域划分为一个大簇，大簇由有限个小簇组成。小簇的半径为单跳传输距离，使得簇内节点到簇头节点单跳可达。然后以DBSCAN算法生成的小簇为基础利用萤火虫算法的亮度和吸引度概念对小簇进行组合优化生成最佳的小簇组合。小簇的核心点亮度由三个条件决定：剩余电量、单跳范围内覆盖的节点数量、非重复覆盖的节点数量。在充分考虑上述三个条件的基础上生成的小簇组合能够保证用最少的小簇覆盖所有等待数据收集的节点；并且簇头剩余电量多，能够承担起收集簇内节点采集的数据的任务。最终实现缩小移动sink访问规模、缩短数据传输时延的目标。

主权项

1.一种基于移动sink的无线传感网分簇算法，其特征在于：具体包含如下步骤：步骤1，所有存储的数据量达到阈值的节点向基站发出数据收集请求，基站获取到这些节点的坐标；步骤2，基站利用DBSCAN算法进行空间上的初步分簇；DBSCAN算法有2个预设参数：扫描半径Eps＝单跳传输距离，最小包含节点数MinPts＝3；由算法生成若干大簇，每个大簇由有限个小簇组成。步骤3，大簇中的小簇相互重叠、重复覆盖，统计整个大簇的节点个数Ns、以及每个小簇的节点个数，计算小簇包含的平均节点数NA，计算一个大簇理论上合理的簇数k；一开始在大簇中选取剩余电量排名前k的核心点组成初始小簇组合C；步骤4，整个大簇内的节点分为被k个小簇覆盖的节点集合Pin和未被小簇覆盖的节点集合Pout；然后由集合Pin生成大簇内被小簇覆盖的核心点集合Pin‑c和普通节点集合Pin‑g、由集合Pout生成未被覆盖的核心点集合Pout‑c和普通节点集合Pout‑g；步骤5，利用萤火虫算法在未被覆盖的核心点集合Pout‑c中找亮度最大的核心点，用它对应的簇替换Pin‑c中最被吸引的核心点对应的簇，完成一次小簇集合C的优化；步骤6，重复步骤4、5，直到集合Pout‑c为空；步骤7，若集合Pout‑g不为空，令其中的节点与离它最近的核心点通信，其数据将上传至该核心点，令Pout‑g＝NULL；步骤8，每个大簇完成k个小簇的划分，每个小簇进行簇头、簇内节点的身份确认。