無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織分簇算法

成堃

摘要：為優(yōu)化無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目標跟蹤的簇和簇之間的轉(zhuǎn)換，控制節(jié)點間能量消耗，本文提出一種新的分簇算法。算法通過計算節(jié)點與原簇頭的距離及該節(jié)點對于跟蹤目標與原簇頭的夾角，自組織的形成下一簇，在此過程中不用維護鄰居表，亦無中央控制。仿真結(jié)果表明，本算法能夠降低節(jié)點的計算復雜度，提高分簇的成功率，有效實現(xiàn)大規(guī)模區(qū)域的wsN跟蹤。

關(guān)鍵詞：跟蹤；自組織；分簇；WSN

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在野生動物跟蹤、戰(zhàn)場信息采集等領(lǐng)域應(yīng)用倍受關(guān)注。由于應(yīng)用場合的限制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點一般由電池來供電，一般很難進行能量再補給，故能量的高效利用一直是WSN面臨的一個重要挑戰(zhàn)。針對目前動態(tài)分簇存在算法復雜，預(yù)測不準確等諸多問題，本文提出了一種自組織的動態(tài)分簇算法，算法給出了考慮3個參數(shù)的綜合權(quán)值計算方法，節(jié)點計算下個簇形成時成為簇頭的權(quán)值大小，并建立權(quán)值與等待時間的對應(yīng)關(guān)系，使權(quán)值最大的節(jié)點成為下一跳簇頭。在提高了分簇成功率的同時降低了能量消耗，最后給出了算法的仿真對比及分析。

一、自組織動態(tài)分簇算法

1.系統(tǒng)構(gòu)建

系統(tǒng)由M個均勻部署的相同傳感器節(jié)點和一個位于網(wǎng)絡(luò)外部的基站構(gòu)成，節(jié)點連通度不小于5。網(wǎng)絡(luò)初始化時，由GPS或一定算法計算出節(jié)點的坐標。設(shè)置高、中、低三檔通信半徑，這樣可以根據(jù)目標移動速度調(diào)整分簇大小。節(jié)點能量分100檔，初始能量為100，當節(jié)點能量低于20（該閾值可根據(jù)實際情況調(diào)整）時無法再競爭成為簇頭，但仍具有感知和通信的功能。簇內(nèi)節(jié)點感知距離固定，簇外節(jié)點依照算法自行調(diào)整感知范圍。每個節(jié)點都能感知與目標的距離和角度，并具有數(shù)據(jù)傳輸、計算和存儲的能力。簇內(nèi)節(jié)點單跳通信，簇頭節(jié)點接受到數(shù)據(jù)后計算目標的位置，按照相關(guān)路由機制再轉(zhuǎn)送到基站。