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专利号: 2014100620682
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于概率比较的无线传感网拓扑构建方法,其特征在于:所述构建方法包括以下步骤:

1)初始情况下,无线传感网的各个节点随机分布且连通,选择sink节点为初始节点,发送hello消息给其邻居节点,并根据消息到达的先后将其标记;

2)邻居节点收到hello消息后,根据节点剩余能量和节点间距离,计算权值,并向sink节点发送一消息,该消息包含自身节点的标记号和权值,权值的计算公式为:其中,x是候选者节点,y是它的父节点,ω表示能量权重,(1-ω)则为距离权重,Ex是节点x的剩余能量,Emax是节点最大的初始能量,Dx,y是节点x和y之间的距离,D*是两个节点间能够通信的最大距离;

3)Sink节点接收到消息之后,按照权值大小降序排列,形成排序表,并计算子节点个数;之后sink节点广播含有该表的确认消息,节点根据排序表顺序知道自身优先度,则在表中有优先特权的节点首先标定为active节点,并向其邻居节点发送消息;该消息含有发送消息节点的标记号与权值,通知接收消息的节点暂时没有资格成为active节点,而成为reserving节点;在这一阶段只有未收到该消息的节点才有可能竞争成为active节点;

4)节点竞争过程:成为reserving节点后,节点将会根据同层竞争机制选择最优父节点;

5)节点数计算比较过程:父节点接收子节点的个数值之后,进行累加计算,并将计算值发送给前一跳父节点,迭代执行该过程,直至发送到sink节点。Sink节点将当前计算层的总节点数统计之后,将其代入对应层的公式,计算该统计值对应出现的概率,确定节点是否需要二次唤醒,所述概率的计算公式为:其中,f(X)为每层总节点数的概率分布,X为每一层的总节点数,i为树的层数,n为总节点数,z是一变量,当i=2,3,4时,z=Ei-1;当i=5时,z=1,Ei和Di分别是对应层的期望值和方差值。

2.如权利要求1所述的基于概率比较的无线传感网拓扑构建方法,其特征在于:在所述步骤4)中,同层竞争机制如下:reserving节点将会接收来自其他节点的hello消息,计算权值M'xy,并与先前权值Mxy进行比较,若M'xy>Mxy,该reserving节点将会发送一个ID消息给先前父节点,并发送新的权值消息及其标记号给新的父节点,形成预约关系。

3.如权利要求1或2所述的基于概率比较的无线传感网拓扑构建方法,其特征在于:在所述步骤5)中,二次唤醒需要根据节点苏醒的先后机制,即选择权值较大的节点优先进入active状态。

4.如权利要求1或2所述的基于概率比较的无线传感网拓扑构建方法,其特征在于:在所述步骤5)中,随机抛散的传感器节点通过树型算法构建拓扑网络,在树层数1<i≤5时,其节点概率分布服从正态分布;在i>5时,服从泊松分布。

5.如权利要求4所述的基于概率比较的无线传感网拓扑构建方法,其特征在于:在所述步骤5)中,期望值的表达式:

其中,a1,b1,c1是关于节点数n的一个函数,a2,b2,c2,d2是一常数:a1=-0.1496*n+9.4503;b1=0.9802*n-57.6247;c1=-1.1666*n+77.1415a2=10.67;b2=0.001373;c2=-86.8;d2=77.1415方差值的表达式:

其a,b,c,d的值分别为:

a3=-0.2435*n+15.6249;b3=1.669*n-104.1198;c3=-2.2068*n+145.3152a4=30.91;b4=0.00303;c4=-182.3;d4=-0.02816。