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专利号: 2016102095429
申请人: 长春理工大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于夹角优化谣传路由与定位技术的分簇路由算法,包括汇聚节点,无线传感器节点组;其特征在于:汇聚节点在平面直角坐标系x轴和y轴上的位置为(100,100);无线传感器节点组包括200个无线传感器节点(后简称“节点”),分别用 表示,i=1,2,…,200;

随机分布在100m*100m的网络区域中, 表示 在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标;无线传感器节点组中有N个节点分布在33m*33m的事件区域中,事件区域在平面直角坐标系上对应的x轴和y轴范围分别为0~33和0~33;无线传感器节点组中的200个节点和汇聚节点1的通信半径均为40m;其具体步骤如下:

1)、对于无线传感器节点 ,它的初始能量用 表示,当前能量用 表示,功率放大器的能耗用 表示,自由空间消耗的能量用 表示,发射电路消耗的能量用 表示, ;

2)、汇聚节点将自己在平面直角坐标系下的x轴和y轴坐标发送给无线传感器节点组中的200个节点,无线传感器节点组中200个节点记录汇聚节点在平面直角坐标系下的x轴和y轴坐标;

3)、对于事件区域中的N个节点,用 表示, , 表示节点在 平面直角坐标系上的x轴坐标和y轴坐标;

根据公式

计算 到汇聚节点的距离,用 表示,e=1,2,…N;

将 按照数值从小到大排序并形成 所对应的节点集队列 , 为中的第l个元素,用 表示 按照数值从小到大排序后的队列,为 中的第l个元素l=1,2,…,N;

将 中的第一个节点 作为目的节点, 作为该节点到汇聚节点的距离,并记该点为D,用 表示目的节点D在平面直角坐标系下的x轴坐标和y轴坐标;

4)、将汇聚节点1作为其到目的节点D的查询路径R的起点,记为节点R(1),并且将从汇聚节点开始的查询称为正向查询,从目的节点D开始的查询称为反向查询;

无线传感器网络中将非事件区域中200-N个节点随机排列,构成非事件区域节点组,非事件区域节点组中的节点用 表示,z=1,2,…,200-N, 表示非事件区域节点组 在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标;

5)、根据公式

计算 到汇聚节点1的距离 ,z=1,2,…,200-N,设满足 ≤40m的非事件区域节点组中的节点有M个,用 表示,h=1,2,…,M, 表示在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标,并用 表示 中各个节点到汇聚节点1的距离,其中 ,h=1,2,…,M;

6)、根据公式

计算 , 表示非事件区域节点到目的节点的距离,h=1,2,…,M;

7)、根据公式

计算 ,h=1,2,…,M;

如果 是 中最大数值,那么 作为查询路径R正向查询得到的第一个节点,并用R(2)表示,在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标为 ,f=2;

其中, 为 中的第1个元素, 为非事件区域节点到汇聚节点的距离, 表示非事件区域节点到目的节点的距离, 为到汇聚节点1的距离,h=1,2,…,M;

8)、根据公式

计算 到R(2)的距离 ,z=1,2,…,200-N,设满足 ≤40m的非事件区域节点组中的节点有L(f)个,用 表示,j =1,2,…,L(f), 表示在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标,并用 表示 中各个节点到R(2)的距离, 其中 ,j=1,2,…,L(f);

9)、根据公式

计算 到目的节点的距离,用 表示,j =1,2,…,L(f);

10)、根据公式

计算R(3)到目的节点的距离,用 表示;

11)、根据公式

计算 ,j=1,2,…,L(f);

如果 是 中最大数值,那么 作为查询路径R正向查询得到的第二个节点,并用R(3)表示,f=f+1,在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标为;

12)、根据公式

计算 到事件区域节点D的距离 ,z=1,2,…,200-N,设满足 ≤40m的非事件区域节点组中的节点有Q个,用 表示,q=1,2,…,Q,表示 在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标,并将表示 中各个节点到事件区域节点D的距离;

13)、根据公式

计算 到汇聚节点的距离,用 表示,q=1,2,…,Q;

14)、根据公式

计算 ,q=1,2,…,Q;

如果 是 中最大数值,那么 作为查询路径R的反方向的第一个节点用RD(1)表示,在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标为 ,w=1;

15)、根据公式

计算 到RD(1)的距离 ,z=1,2,…,200-N,设满足 ≤40m的非事件区域节点组中的节点有V(w)个,用 表示,v=1,2,…,V(w), 表示在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标,并用 表示 中各个节点到RD(1)的距离, 其中 ,v=1,2,…,V(w);

16)、根据公式

计算 到汇聚节点的距离,用 表示,v=1,2,…,V(w);

17)、根据公式

计算RD(1)到汇聚节点的距离,用 表示;

18)、根据公式

计算 ,v=1,2,…,V(w);

如果 是cos2w中最大数值,那么 作为查询路径R反向查询得到的第二个节点,并用RD(2)表示,w=w+1,在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标为;

19)、依次重复步骤8、步骤9、步骤10、步骤11、步骤15、步骤16、步骤17、步骤18进行寻找路径R中的其他节点;

当正向路径查找的下一个节点正好是反向路径上的节点时,查询结束,相遇时的节点只被记录一次,此时路径R也就确定出来;

设路径R上有b个节点,依次用R(1),R(2),R(3),…,R(b)进行表示;

20)、事件区域中除目的节点D外剩余N-1个节点,构成非目的节点组,非目的节点组中的节点用 表示,k=1,2,…,N-1, 表示非目的节点组 在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标,根据公式计算 到目的节点的距离,用 表示,k=1,2,…,N-1;

21)、目的节点D将汇聚节点1沿查询路径R传来的数据洪泛传给非目的节点组U_D中的N-1个节点,根据公式计算目的节点D到非目的节点组中N-1个节点消耗的能量,用 表示,k=1,2,…,N-

1;

根据公式

计算目的节点D当前剩余能量,用 表示,式中k=1,2,…N-1;

22)、根据公式

式中,计算事件区域中第k个节点到目的节点D的能量消耗,用 表示,k=1,2,…,N-1;

根据公式

计算事件区域中第k个节点到目的节点D的能量消耗,用 表示,k=1,2,…,N-1;

23)、将查询路径R中b个节点从后往前重新排列,构成反向路径R’,R’(1)= R(b), R’(2)= R(b-1),…, R’(b)= R(1);

目的节点D把收集到的数据沿反向路径R’传送到汇聚节点1,反向路径R’的起点R’(1)为事件区域中目的节点D,R’中的各节点在平面直角坐标系上的坐标用 表示,s=1,

2,…,b;

24)、根据公式

式中,s=1,2,…,n-1,计算反向路径R’中每两个节点之间的距离,用 表示,s=1,

2,…,n-1;

25)、根据公式

计算反向查询路径R’中每个节点的能量消耗,用 表示,s=1,2,…,n-1;

根据公式

计算反向查询路径R’中每个节点当前剩余能量,用 表示,s=1,2,…,n-1;

26)、分为下面三种情况进行执行:(1)如果区域中的目的节点D当前剩余能量 小于等于0,那么从Queue中选择当前节点的下一个节点代替当前节点,用下一个节点的坐标代替原节点的坐标 ;

然后执行步骤27;

(2)如果反向路径R’中的某一个节点剩余能量 小于等于0,那么将该节点记为R’(p)(p为1~n-1中的一个值),坐标为 ;

根据公式计算

根据公式

计算Point(z)到节点R’(p)的距离 ,z=1,2,…,200-1-N,设满足≤40m的非事件区域节点组中的节点有G个,用 表示,g =1,2,…,G,表示 在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标,并将表示 中各个节点到节点R’(p)的距离;

根据公式

计算非事件区域节点到目的节点的距离,用 表示;

根据公式

计算 ,g=1,2,…,G;

用 值最大的一个节点替换反向路径上的节点R’( ),反向路径R’被更新;

然后执行步骤26;

(3)如果上面两种情况都不满足,那么依次重复步骤23、步骤24、步骤25、步骤26;

27)、判断 是否小于等于0,如果小于等于0,则结束;

如果不小于等于0,则重复步骤26通过以上步骤可以建立一条优化的路径,有效的减少路由建立的开销,避免节点能量的过快消耗,延长了整个网络的生命周期。