[发明专利]一种物联网感知层拓扑控制方法

摘要

本发明公开了一种物联网感知层拓扑控制方法，建立物联网感知层无线传感器网络拓扑结构，基于上述物联网感知层无线传感器网络拓扑结构进行数据传输，并对物联网感知层无线传感器网络拓扑结构进行维护，本发明在簇头选举过程中，利用定位节点逐层选出簇头节点，选出的簇头分布更加均匀、合理；汇聚节点无需知道网络的全局信息，只需进行小范围广播，节点数目增加时对方法的影响较小，在数据传输阶段数据通过中继节点和簇头节点共同转发，且转发的最优路径在簇头节点和中继节点的选举过程已确定，无需寻找最优路径，节约了簇头节点的能量消耗。

主权项

1.一种物联网感知层拓扑控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、建立物联网感知层无线传感器网络拓扑结构；步骤2、基于步骤1得到的物联网感知层无线传感器网络拓扑结构进行数据传输；步骤3、对步骤1得到的物联网感知层无线传感器网络拓扑结构进行维护；所述建立物联网感知层无线传感器网络拓扑结构具体按照以下步骤实施：步骤1.1、以汇聚节点为中心，确定第一层定位节点a1、a2、…、an；步骤1.2、以第一层定位节点为基点，确定第一层簇头节点A1、A2、…、An；步骤1.3、以第一层簇头节点为基点，确定第二层定位节点b11，b12，b21，b22，…，b(n‑1)1，b(n‑1)2，bn1，bn2；步骤1.4、以第二层定位节点为基点，确定第二层簇头节点B1‑B2n；以此类推，选出物联网内所有的簇头节点；簇头节点确定后，每个簇头对各自的上层一跳邻居簇头节点进行标记，在簇头选举过程中，接收到两个簇头节点发送的广播消息的终端节点被标记为中继节点，广播消息中包含簇头节点的层数信息，且中继节点选择加入层数较小的簇头节点；第一层簇头节点和汇聚节点确定的中继节点用集合表示；第一层和第二层簇头节点确定的中继节点用集合表示；第二层和第三层簇头节点确定的中继节点用集合表示；簇头节点被确定后，以功率P向外发送广播信息，广播信息中包含簇头节点的层数信息，接收到某一簇头节点发送的广播信息的终端节点，加入到该簇头节点形成的簇，终端节点将收集到的数据发送到该簇头节点；同时接收到两个簇头节点发送的广播信息的终端节点根据接收到的信息加入到层数较小的簇头节点形成的簇，将收集到的数据发送到该具有较小层数的簇头节点；以此类推，得到物联网感知层无线传感器网络拓扑结构；所述以汇聚节点为中心，确定第一层定位节点a1、a2、…、an具体按照以下步骤实施：汇聚节点以一固定的功率P向外广播，发送询问消息，接收到询问消息的节点回复应答消息，汇聚节点接收到应答信息后，在接收到信号强度RSSI最小的节点集合中任意选出一个作为一个定位节点，标识为a1，定位节点a1以功率P向外广播，在定位节点a1与汇聚节点广播集合的交集中，每个节点将接收到定位节点a1的信号强度与接收到汇聚节点的信号强度相比较，接收到信号强度相同的节点构成一个集合，构成一个集合，从这个集合中选取一个接收到信号强度最小的节点，分别标识为a2与an；定位节点a2以功率P向外广播，接收到定位节点a2发送信息的信号强度和接收到汇聚节点发送信息的信号强度相同的节点构成一个集合，从这个集合中选取两个接收到信号强度最小的节点，其中一个节点已被选出，为定位节点a1，另一个定位节点a3不属于a1广播集合，标识为定位节点a3，已选出的定位节点会逐个进行标记，被标记后不再当选，同理依次选出定位节点a4，an‑1；所述以第一层定位节点为基点，确定第一层簇头节点A1、A2、…、An具体按照以下步骤实施：第一层定位节点a1‑an以功率P向外广播时，在定位节点a1与定位节点a2的广播集合交集中，接收到定位节点a1与定位节点a2信号强度相同的节点构成一个集合，从这个集合中选取一个接收到信号强度最小的节点，同时不属于汇聚节点广播集合的节点作为第一层簇头节点A1；接收到定位节点a2，定位节点a3节点发送信息的信号强度相同的节点构成一个集合，从这个集合中选取一个接收到信号强度最小的节点，同时不属于汇聚节点广播集合的节点，标识为簇头节点A2，接收到定位节点a3，定位节点a4节点发送信息的信号强度相同的节点构成一个集合，从这个集合中选取一个接收到信号强度最小的节点，同时不属于汇聚节点广播集合的节点，标识为簇头节点A3，同理依次选出簇头节点A4‑An。