[发明专利]树型无线传感器网络的路由优化方法

权利要求书

1.一种树型无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：树型拓扑构建：在WSN物理拓扑的基础上，计算节点剩余能量，通过调整簇首门限值T(n)轮换选择簇首，构建树型拓扑结构无线网络；

S02：网络地址生成与路径产生：基于节点在树型网路中的位置生成网络地址，并根据网络地址生成任意两个节点间的多跳路由，保障网络中节点之间能够通过多跳的方式发送信息；

所述步骤S02具体包括如下：

S21：通过数组arr[d]存储节点的网络地址，协调器将自身网络地址最低位arr[0]置为1，其它位为0，生成协调器的网络地址，并发送组网请求信标帧；

S22：协调器周围的节点根据收到的信标帧中的信号强度值RSSI，如果RSSI大于阈值T，则申请加入网络，否则丢弃信标帧；

S23：如果协调器收到节点的入网请求，则为申请加入的节点分配网络地址，地址分配方法如下，将arr[d]数组的第二位置1，同时第一位还是1，其它位为0，将此地址分配给第一个申请加入的节点，第二个加入的节点将第arr[d]数组的第二位继续加1，以此类推；

S24：第一轮节点地址分配完毕后，此时这些节点是网络的第一层簇首节点，这些节点依次发起组网申请，收到第一层簇首节点组网发起帧的节点记录各个簇首节点的RSSI值，选择最高的申请加入；

S25：第一层簇首节点收到申请加入帧后，为其分配网络地址，具体分配方法如下：将自身网络地址的最高0位置1，分配给第一个申请加入的节点，并依次将此位加1分配给其它申请加入的节点；此时得到网络地址的节点是网络的第二层簇首节点，第二层节点依次转发组网申请，并分配网络地址，形成网络的第三层节点；

S26：以此类推，给整个网络分配地址完毕；

S27：根据源节点和目标节点的网络地址，计算两者的最小父节点；

S28：信息根据源节点的网络地址依次往上层节点发送，直到到达最小父节点，然后根据目标节点的网络地址依次往下层节点发送，直到到达目标节点。

2.根据权利要求1所述的树型无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，所述步骤S01具体包括如下步骤：

S11：每个节点计算自己的当前剩余能量和初始能量，向其它节点广播其能量信息，并记录接收到的网络中其它节点的能量信息；

S12：节点判断自己剩余能量是否小于初始能量的一半，若是，进入步骤S13；否则，进入步骤S14；

S13：节点通过计算自己与Sink节点的相对距离以及剩余能量计算调整簇首门限值T(n)，选举出离Sink节点较近且剩余能量较多的节点成为簇首；

S14：节点通过计算自己的剩余能量与初始能量的比率，计算调整簇首门限值T(n)，选举出剩余能量较多的节点成为簇首；

S15：簇首通知网络中其余节点自己被选为簇首；非簇首节点按照设置的参考值选择加入的簇，并告知相应的簇首；

S16：簇首记录簇内节点的数量，当簇内节点数达到预先规定的最大值Nmax时，簇首以广播方式发送“饱和”信息；收到此信息后，尚未加入该簇的节点将选择其它簇加入；其中，Nmax＝K/N，K为每轮通信中簇首的数量，N为网络中剩余节点的数量。

3.根据权利要求1所述的树型无线传感器网络的路由优化方法，其特征在于，所述调整簇首门限值T(n)的计算公式为：

其中，表示节点当前剩余的能量，表示节点的最初能量，表示离Sink节点最远的节点与Sink节点间的距离，表示当前节点与Sink节点间的距离，p为节点成为簇首节点的概率、r为当前轮数，G为电源电压范围的集合。