一種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法
【專利摘要】本發明提供一種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法。首先將網絡劃分為若干單元格，按簇內節點到單元格幾何中心的距離選取簇頭，對整個網絡進行初始化。如果當前簇頭的剩余能量低于簇內節點的平均剩余能量，或者判定已經離開本簇范圍，則觸發簇頭更新。簇頭更新采用剩余能量、移動速度、移動方向相結合的方式進行。本方法的特點是簇覆蓋區域劃分和初始簇頭選擇簡便；有助于數據融合和減少能耗；從節點的移動性和能耗水平選取簇頭，增強了簇結構和簇頭的穩定性；不需要專門的分簇控制分組，降低了控制開銷。
【專利說明】-種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于移動傳感器網絡領域，設及到一種基于地理位置信息的移動傳感器網 絡分簇方法。
【背景技術】
[0002] 近年來很多研究都提出了在移動傳感器中采集數據的方案。在網絡中采用移動的 傳感器節點相對于固定的傳感器節點來說有很多優點。移動性能夠降低能耗，延長網絡的 生命，平衡網絡的負載。
[000引在基于區域劃分的路由協議中，主要有W下幾種；GAF(Geographical Adaptive Fidelity)協議、TTOD協議、GRID協議和GROUP協議等。GAF協議是將網絡覆蓋區域劃分為 多個四邊形網格，網格內節點組成一個簇，定期選舉出簇頭節點，其它節點處于休眠狀態W 節約能量。GAF協議提出的是一種節能策略，并沒有解決路由轉發的問題。TTDD協議是W 源節點自身為格狀網交叉點構造格狀網，路由請求是W洪泛的方式在交叉點間傳遞。該算 法的缺點是信息重疊，能耗較大。GRID協議是將網絡覆蓋區域劃分為正方形網格，每個網格 選取一個節點作為網關，負責信息轉發和路由維護。當網關能量耗盡或移動出該網格時，自 動選出新的網關。該算法缺點是沒有采取休眠機制，路由開銷較大。GROUP協議中，由節點 選出網格基準點，進而建立一定寬度的虛擬網格。每個網格中選出一個節點作為簇頭節點。 該協議也沒有考慮降低能耗的方法。
[0004] 為滿足上述需求，本發明提出了基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法， 其特點在于；簇覆蓋區域劃分和初始簇頭選擇簡便；有助于數據融合和減少能耗；從節點 的移動性和能耗水平選取簇頭，增強了簇結構和簇頭的穩定性；不需要專口的分簇控制分 組，降低了控制開銷。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提出一種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法，在大規 模移動傳感器網絡中有效提高網絡的擴展性和數據轉發的穩定性，延長網絡生命期。
[0006] 本發明解決的是傳統的基于鏈路狀態的路由在大規模移動傳感器網絡中數據傳 輸效率低、網絡擴展性差，能耗高，數據轉發不穩定的問題。因此提出了在地理位置信息已 知的情況下，基于節點剩余能量和移動性的分簇路由方法。
[0007] 本發明所述的一種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法，將特定網路信 息放入周期性化11〇分組中，W節約控制開銷。在化11〇分組中攜帶自身節點標識N_ID，所 屬簇標識(：_10,當前位置信息〈X，y〉、剩余能量E、節點競爭能力值0。本發明所述的一種 基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法，包括W下步驟：
[000引步驟1 ;將網絡區域劃分為若干固定大小方形單元格（W下簡稱為簇），各節點已 知簇的幾何中屯、位置及簇邊界，按節點初始位置信息將節點劃入相應的簇；
[0009] 步驟2 ;在每個簇中初始化一個簇頭，各節點比較自身當前位置信息與簇內其它 節點的位置信息，如為最接近簇幾何中屯、的節點，則該節點為初始簇頭，并向簇內節點發送 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擔當簇頭，當判定周期到來時，如 果自身位置已經超出簇邊界或者剩余能量低于簇內節點的平均剩余能量，則重新選擇該簇 簇頭，由簇頭在簇內廣播簇頭選舉請求。
[0011] 步驟4;簇內節點收到簇頭選舉請求后，計算各自競爭能力值0，若自身0最大， 則成為簇頭，并向簇內節點發送簇頭聲明消息，0的計算方法為：
[0012]
【權利要求】
1. 一種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法，其特征在于，包括： 步驟1:將網絡區域劃分為若干固定大小方形單元格，即簡稱為簇，各節點已知簇的幾 何中心位置及簇邊界，按節點初始位置信息將節點劃入相應的簇，通過Hello分組交換分 簇信息； 步驟2:在每個簇中初始化一個簇頭，各節點比較自身當前位置信息與簇內其它節點 的位置信息，如為最接近簇幾何中心的節點，則該節點為初始簇頭，并向簇內節點發送簇頭 聲明消息； 步驟3:簇頭每隔周期T判定自身是否合適繼續擔當簇頭，當判定周期到來時，如果 自身位置已經超出簇邊界或者剩余能量低于簇內節點的平均剩余能量，則重新選擇該簇簇 頭，由簇頭在簇內廣播簇頭選舉請求； 步驟4:簇內節點收到簇頭選舉請求后，計算各自競爭能力值0，若自身0最大，則成 為簇頭，并向簇內節點發送簇頭聲明消息； 步驟5:重復步驟3和步驟4。
2. 根據權利要求1所述的一種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法，其特征 在于，在步驟1中的Hello分組中增加自身節點標識N_ID，所屬簇標識C_ID，當前位置信息 <x，y>、剩余能量E、節點競爭能力值|3，共五個分簇信息。
3. 根據權利要求1所述的一種基于地理位置信息的移動傳感器網絡分簇方法，其特征 在于，在步驟4中0的計算方法為：
其中，入為權重，〇〈入〈1 ;E為當前節點的剩余能量；Emax為節點的最大能量；D= ±1， 為方向符號；\為當前節點速度；Vmax為節點最大速度； 公式1中D的計算方法為：
其中xp為所屬簇幾何中心橫坐標，yp為所屬簇幾何中心縱坐標；X。為當前節點在％時 刻的橫坐標，yci為當前節點在t時刻的縱坐標；xi為當前節點在ti時刻的橫坐標，yi為當 前節點在^時刻的縱坐標；sign()為取符號函數； 公式1中當前節點速度\的計算方法為：
【文檔編號】H04W4/02GK104486715SQ201410706560
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】徐佳, 黃永寧, 戴華, 徐小龍, 李千目, 王震, 王賡 申請人:南京郵電大學