1.一种适用于无线传感网的层次型路由控制方法,包括以下步骤:
1) 节点距离侦测存储:基站首先向各节点广播侦测请求包,节点在接收请求数据包后向基站传回自身的信息;基站收到回复信息后计算各自的距离并形成路由距离矩阵表,同时存储并转发相应的路由节点距离矩阵表给各自的节点,即节点只存储与自身相关的距离信息;其特征在于:所述层次型路由控制方法还包括以下步骤:
2) 最优聚簇分析:设定在指 定区域内部署的N 个无线传感节点 组2
成 的 集 合 表 示 为S={xi| xi =(ai,bi) 且 xi ∈R , i = 1,2,…,N }, 令 为节点xi的一阶最短近邻距离, 为节点xi的二阶最短近邻距离,以此类推, 为节点xi的N-1阶最短近邻距离,则按照节点xi的最短近邻距离从小到大的排列有: (1)进一步,分别计算j 阶最短近邻距离的平均值 和平方均值 : (2) (3)求解方差 :
(4)
假定yi为原传感节点xi的次序排列,且满足y1 ≤ y2 … ≤ yN-1的关系,同时令 为其对应独立的且具有相同概率的概率密度函数 ,且必须满足 ;设定概率密度函数f(y) = 1,运用Beta函数的特性将式(4)推导转换为式(19): (19)
系数 、 分别对应于:
, (20)
设 ,在传感网络节点曲率变化时,如果在某一节点上曲率变化满足 (22)
*
则认为在该传感网络节点上发生了跃变,该传感网络节点也被称为跃变节点,记为m ,其中的阀值 是在(0,1)区间中的足够小的常数;
假定网络初始簇数为k=1,当计算某一节点曲率时满足式(22),簇数在原来的基*础上加1,迭代遍历节点集,统计所有的跃变节点m ,得到最优的簇数量kopt;
3) 簇头选举:阀值T(n)决定当前传感节点成为簇头节点的概率,而簇头在所有节点中所占百分比p则决定着T(n)大小,通过所述对传感节点的最优聚簇分析得到当前最优的簇数量kopt,进而计算当前最优的簇头占用比popt: (23)则T(n)表示为:
(24)
其中,r 为执行的轮数,N为传感节点集的个数,G为本周期内未当选为簇头的节点集合,当r 到达一个周期执行时间,未当选为簇头的节点集合G 将被重置;
4) 簇形成:各簇头节点及时向整个网络通告自己当选的消息,该消息包内容只包含簇头节点的ID信息,同时簇头节点等待其他非簇头节点请求加入,其他非簇头节点直接根据初始状态下基站测定并转发的近似距离存储表迅速选择加入最近的簇头,并向簇头发回加入请求消息,该消息包含当前的非簇头节点ID以及欲加入的请求指令;
5) 数据传输将各传感节点收集的数据信息通过簇头进一步发送至基站。
2.如权利要求1所述的基于最优信标组的无线传感网定位方法,其特征在于:所述无线传感网定位方法还包括下述步骤:步骤6,当汇聚节点接收到未知节点的初始位置后,使用扩展卡尔曼滤波消除RSSI测量中的噪声,扩展卡尔曼定位模型包括以下两个方面:(1)状态方程模型
(4)式中, 表示未知节点在第 个信标位置进行滤波计算后的坐标向量,是系统噪声,服从 高斯分布, 是系统矩阵,在未知节点的定位过程中,认为未知节点的位置是固定的,所以 为二阶单位矩阵,系统噪声方差 ;
(2)测量方程模型
选用未知节点到信标节点之间的距离作为EKF的测量值,测量方程为 (5)式中, 为未知节点到第 个信标节点的距离, 是第 个信标节点的坐标,是未知节点的坐标, 是测量噪声,服从均值为零,方差为 的高斯分布;
通过在平衡点展开泰勒级数对测量方程线性化处理,平衡点取上一次滤波后未知节点的坐标向量,线性化后的测量方程为:(6)。
3.如权利要求1或2所述的基于最优信标组的无线传感网定位方法,其特征在于:在所述步骤2中,信标节点默认处于睡眠状态,当未知节点移动时,广发一个定位请示包唤醒信标节点。