1.一种基于梯度的能量有效非均匀分簇数据转发方法,其特征在于,网络中的节点根据各自的梯度值计算簇半径,根据节点剩余能量以及簇头与非簇头节点的相对位置选取簇头;基于节点剩余能量、非簇头节点数目、节点间相对位置的低梯度关键节点动态选取下一跳中继节点;非簇头节点周期性传播数据给簇头节点,簇头节点将其聚合成一个单一的固定长度的数据包,根据成本代价函数在下一跳节点集合中选择成本代价函数最小的中继节点进行数据转发。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述节点的梯度值的确定具体包括:将汇聚节点的梯度值MHsink设置为0,其它节点的梯度值MHi设置为无穷大;汇聚节点广播含有一个值为0的跳数计数器HC的初始化消息,其它节点根据接收消息强度最大的初始化消息将其梯度值设置为该消息HC的值加1,更新能量信息,并将消息HC的值用该节点新的梯度值替代,重传该初始化消息给所有的邻居节点,直到所有节点至少一次根据收到的初始化消息设置它们新的梯度值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,节点根据各自的梯度值计算簇半径具体包括:根据公式 计算第i环簇的半径ri,其中,k为网络中簇的环数,rK为第K环簇半径。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当第i环和第i-1环簇头的能量均衡消耗时,满足条件: 其中,第i环簇头平均每秒传输的数据总通信量为Li,第i环簇头的平均每秒传输距离为di,ε为功率放大参数,Eelec表示发射电路损耗的能量,ω为2或4。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,确定簇头节点具体包括:从网络中随机选取节点作为暂定簇头,相邻暂定簇头中竞争能力值最大的暂定簇头成为簇头节点,构建簇头节点集合,非簇头节点从簇头节点集合中选择竞争能力值最大的簇头与之关联,根据公式 计算暂定簇头节点m的竞争能力值 其中,Em.re表示节点m的剩余能量, 表示节点m到所在圆环中心线的距离,ε为功率放大参数。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据公式:
计算成本代价
函数,其中,Emin(sm)表示簇头Sm下一跳节点集合具有的最小剩余能量,E(sn)表示簇头Sn的剩余能量,NnonCH(sn)表示簇头Sn的簇成员节点数,Nmax(sm)表示簇头Sm的下一跳节点集合具有的最大簇成员节点数, 表示簇头Sm到簇头Sn的距离, 表示簇头Sm到汇聚节点距离, 表示簇头Sn到汇聚节点距离,α、β、γ为正加权系数,且满足α+β+γ=
1。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在确定成本代价函数过程中,选择剩余能量较大的簇头作为中继节点。