一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法。首先將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干單元格，按簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)到單元格幾何中心的距離選取簇頭，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化。如果當(dāng)前簇頭的剩余能量低于簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的平均剩余能量，或者判定已經(jīng)離開本簇范圍，則觸發(fā)簇頭更新。簇頭更新采用剩余能量、移動(dòng)速度、移動(dòng)方向相結(jié)合的方式進(jìn)行。本方法的特點(diǎn)是簇覆蓋區(qū)域劃分和初始簇頭選擇簡(jiǎn)便；有助于數(shù)據(jù)融合和減少能耗；從節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性和能耗水平選取簇頭，增強(qiáng)了簇結(jié)構(gòu)和簇頭的穩(wěn)定性；不需要專門的分簇控制分組，降低了控制開銷。
【專利說(shuō)明】-種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，設(shè)及到一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng) 絡(luò)分簇方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)很多研究都提出了在移動(dòng)傳感器中采集數(shù)據(jù)的方案。在網(wǎng)絡(luò)中采用移動(dòng)的 傳感器節(jié)點(diǎn)相對(duì)于固定的傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)有很多優(yōu)點(diǎn)。移動(dòng)性能夠降低能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的 生命，平衡網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。
[000引在基于區(qū)域劃分的路由協(xié)議中，主要有W下幾種；GAF(Geographical Adaptive Fidelity)協(xié)議、TTOD協(xié)議、GRID協(xié)議和GROUP協(xié)議等。GAF協(xié)議是將網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域劃分為 多個(gè)四邊形網(wǎng)格，網(wǎng)格內(nèi)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)簇，定期選舉出簇頭節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)處于休眠狀態(tài)W 節(jié)約能量。GAF協(xié)議提出的是一種節(jié)能策略，并沒(méi)有解決路由轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題。TTDD協(xié)議是W 源節(jié)點(diǎn)自身為格狀網(wǎng)交叉點(diǎn)構(gòu)造格狀網(wǎng)，路由請(qǐng)求是W洪泛的方式在交叉點(diǎn)間傳遞。該算 法的缺點(diǎn)是信息重疊，能耗較大。GRID協(xié)議是將網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域劃分為正方形網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格 選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)信息轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)。當(dāng)網(wǎng)關(guān)能量耗盡或移動(dòng)出該網(wǎng)格時(shí)，自 動(dòng)選出新的網(wǎng)關(guān)。該算法缺點(diǎn)是沒(méi)有采取休眠機(jī)制，路由開銷較大。GROUP協(xié)議中，由節(jié)點(diǎn) 選出網(wǎng)格基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)而建立一定寬度的虛擬網(wǎng)格。每個(gè)網(wǎng)格中選出一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)。 該協(xié)議也沒(méi)有考慮降低能耗的方法。
[0004] 為滿足上述需求，本發(fā)明提出了基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法， 其特點(diǎn)在于；簇覆蓋區(qū)域劃分和初始簇頭選擇簡(jiǎn)便；有助于數(shù)據(jù)融合和減少能耗；從節(jié)點(diǎn) 的移動(dòng)性和能耗水平選取簇頭，增強(qiáng)了簇結(jié)構(gòu)和簇頭的穩(wěn)定性；不需要?？诘姆执乜刂品?組，降低了控制開銷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法，在大規(guī) 模移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中有效提高網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命期。
[0006] 本發(fā)明解決的是傳統(tǒng)的基于鏈路狀態(tài)的路由在大規(guī)模移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳 輸效率低、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性差，能耗高，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不穩(wěn)定的問(wèn)題。因此提出了在地理位置信息已 知的情況下，基于節(jié)點(diǎn)剩余能量和移動(dòng)性的分簇路由方法。
[0007] 本發(fā)明所述的一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法，將特定網(wǎng)路信 息放入周期性化11〇分組中，W節(jié)約控制開銷。在化11〇分組中攜帶自身節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)N_ID，所 屬簇標(biāo)識(shí)(：_10,當(dāng)前位置信息〈X，y〉、剩余能量E、節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)能力值0。本發(fā)明所述的一種 基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法，包括W下步驟：
[000引步驟1 ;將網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分為若干固定大小方形單元格（W下簡(jiǎn)稱為簇），各節(jié)點(diǎn)已 知簇的幾何中屯、位置及簇邊界，按節(jié)點(diǎn)初始位置信息將節(jié)點(diǎn)劃入相應(yīng)的簇；
[0009] 步驟2 ;在每個(gè)簇中初始化一個(gè)簇頭，各節(jié)點(diǎn)比較自身當(dāng)前位置信息與簇內(nèi)其它 節(jié)點(diǎn)的位置信息，如為最接近簇幾何中屯、的節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)為初始簇頭，并向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送 簇頭聲明消息；
[0010] 步驟3 ;簇頭每隔周期T判定自身是否合適繼續(xù)擔(dān)當(dāng)簇頭，當(dāng)判定周期到來(lái)時(shí)，如 果自身位置已經(jīng)超出簇邊界或者剩余能量低于簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的平均剩余能量，則重新選擇該簇 簇頭，由簇頭在簇內(nèi)廣播簇頭選舉請(qǐng)求。
[0011] 步驟4;簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)收到簇頭選舉請(qǐng)求后，計(jì)算各自競(jìng)爭(zhēng)能力值0，若自身0最大， 則成為簇頭，并向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送簇頭聲明消息，0的計(jì)算方法為：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法，其特征在于，包括： 步驟1:將網(wǎng)絡(luò)區(qū)域劃分為若干固定大小方形單元格，即簡(jiǎn)稱為簇，各節(jié)點(diǎn)已知簇的幾 何中心位置及簇邊界，按節(jié)點(diǎn)初始位置信息將節(jié)點(diǎn)劃入相應(yīng)的簇，通過(guò)Hello分組交換分 簇信息； 步驟2:在每個(gè)簇中初始化一個(gè)簇頭，各節(jié)點(diǎn)比較自身當(dāng)前位置信息與簇內(nèi)其它節(jié)點(diǎn) 的位置信息，如為最接近簇幾何中心的節(jié)點(diǎn)，則該節(jié)點(diǎn)為初始簇頭，并向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送簇頭 聲明消息； 步驟3:簇頭每隔周期T判定自身是否合適繼續(xù)擔(dān)當(dāng)簇頭，當(dāng)判定周期到來(lái)時(shí)，如果 自身位置已經(jīng)超出簇邊界或者剩余能量低于簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的平均剩余能量，則重新選擇該簇簇 頭，由簇頭在簇內(nèi)廣播簇頭選舉請(qǐng)求； 步驟4:簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)收到簇頭選舉請(qǐng)求后，計(jì)算各自競(jìng)爭(zhēng)能力值0，若自身0最大，則成 為簇頭，并向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送簇頭聲明消息； 步驟5:重復(fù)步驟3和步驟4。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法，其特征 在于，在步驟1中的Hello分組中增加自身節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)N_ID，所屬簇標(biāo)識(shí)C_ID，當(dāng)前位置信息 <x，y>、剩余能量E、節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)能力值|3，共五個(gè)分簇信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地理位置信息的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇方法，其特征 在于，在步驟4中0的計(jì)算方法為：
其中，入為權(quán)重，〇〈入〈1 ;E為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的剩余能量；Emax為節(jié)點(diǎn)的最大能量；D= ±1， 為方向符號(hào)；\為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)速度；Vmax為節(jié)點(diǎn)最大速度； 公式1中D的計(jì)算方法為：
其中xp為所屬簇幾何中心橫坐標(biāo)，yp為所屬簇幾何中心縱坐標(biāo)；X。為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在％時(shí) 刻的橫坐標(biāo)，yci為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻的縱坐標(biāo)；xi為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在ti時(shí)刻的橫坐標(biāo)，yi為當(dāng) 前節(jié)點(diǎn)在^時(shí)刻的縱坐標(biāo)；sign()為取符號(hào)函數(shù)； 公式1中當(dāng)前節(jié)點(diǎn)速度\的計(jì)算方法為：
【文檔編號(hào)】H04W4/02GK104486715SQ201410706560
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】徐佳, 黃永寧, 戴華, 徐小龍, 李千目, 王震, 王賡 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)