申请/专利权人：沈阳航空航天大学

申请日：2021-06-11

公开（公告）日：2024-05-10

公开（公告）号：CN113438667B

主分类号：H04W24/02

分类号：H04W24/02;H04W40/10;H04W40/32;H04W84/18;H04B11/00;H04B13/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.10#授权;2021.10.15#实质审查的生效;2021.09.24#公开

摘要：本发明公开了基于IM‑kmeansanimprovedk‑meansclusterroutingstrategyforunderwatermobilenodes集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法，包括如下步骤：步骤1：根据综合因素划分集群；步骤2：计算每个集群状态，并在考虑无线传感器节点移动的情况下选择簇头；步骤3：信息传输，所述信息传输包括：簇内信息传输和簇间的信息传输，其中簇内信息传输将信息通过单跳传输到簇头，簇间的信息传输通过概率路由算法，簇头通过一跳或者多跳的形式传输到sink节点或基站。该方法适用于水下移动的无线传感器网络中，通过对水下无线传感器通信的控制及水下传感器节点的位置预测来延长传感器网络生命期。

主权项：1.基于IM-kmeans集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据综合因素划分集群；步骤2：计算每个集群状态，并在考虑无线传感器节点移动的情况下选择簇头；步骤3：信息传输，所述信息传输包括：簇内信息传输和簇间的信息传输，其中簇内信息传输将信息通过单跳传输到簇头，簇间的信息传输通过概率路由算法，簇头通过一跳或者多跳的形式传输到sink节点或基站；所述步骤1具体为：步骤1.1：根据无线传感器节点的数目和监测范围确定簇头数目，所述簇头数目定义为： n为传感器节点的数目；步骤1.2：初始化聚类中心，采用IM-kmeans初始聚类点选择方法，在考虑节点间距离和网络覆盖的基础上对聚类中心进行初始化；步骤1.3：采用速度因子和距离因子确定成簇状态；所述步骤1.2包括如下过程：步骤1.2.1：水下传感器节点集合为S＝{s1,s2,...,sn}，每个传感器节点通过感知获取周围邻居节点的集合，并维护一个相似度距离列表sim，邻居节点的集合为Neigi＝{sj|dsi,sj＜re}，相似度距离列表为j∈Neigi；其中re为传感器的通信范围；步骤1.2.2：选取参考值ref作为初始聚类中心的倾向，将对于所有Ref|Neigi|的传感器节点加入初始聚类中心候选集合Cand＝{si|Ref≤|Neigi|}，其中其中，Neigi表示符合条件的邻居节点的集合，由步骤1.2.1得出；n表示节点数目；α作为控制因子，调整初始聚类中心的倾向；步骤1.2.3：从集合Cand随机选择一个节点si初始聚类中心加入初始聚类中心C，即C∪{si}；步骤1.2.4：更新Cand中元素，将si相似度函数小于预定阈值的节点从候选集合中剔除；步骤1.2.5：重复步骤1.2.3，直到完成k个初始聚类中心集合C的选取；定义初始聚类中心集合为C＝{ci,i＝1,2,..k}；所述步骤1.3中，定义传感器节点si,sj之间的距离因子为： ds的计算形式为传感器节点s到集群中其他节点的欧氏距离之和的平均值；Mg为第g个簇的成员节点集合；考虑到节点的移动情况，定义移动因子： 综合以上两种因素定义目标函数κ为： 节点根据目标函数κ计算更新后的距离，并选择最小的加入其中形成k个簇；接着对聚类中心的节点集合C＝{ci,i＝1,2,..k}内的元素进行替换，重新计算函数κ*；若κ*＜κ则对集合C进行更新，执行有限步后若κ-κ*＜ε则结束聚类过程；否则重新选取初始聚类节点，重新计算得到最终的聚类结果；所述步骤2中簇头的选择，考虑节点移动和聚类中心的情况下，定义簇头的权值函数如下： 其中，Ei为节点的si的剩余能量，为第g个簇的平均剩余能量，vi表示节点的si的移动速度，vg_max为第g个簇内节点移动的最大速度，dsi,cg为传感器节点si到聚类中心的距离。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 沈阳航空航天大学 基于IM-kmeans集群路由策略延长水下无线传感器网络寿命的方法

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