传感器网络中传感器节点剩余能量的均衡方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种传感器网络中传感器节点剩余能量的均衡方法及装置。该方法包括：计算传感器网络的剩余能量分布系数，若剩余能量分布系数大于预设均衡系数，则对传感器网络中的各传感器节点进行均衡处理，若进行均衡处理后传感器网络的剩余能量分布系数仍然大于预设均衡系数，对传感器网络迭代进行均衡处理，直至传感器网络的剩余能量分布系数小于或者等于预设均衡系数。本发明专利技术实施例通过对传感器网络迭代进行均衡处理，直至传感器网络的剩余能量分布系数小于或者等于预设均衡系数，实现了传感器网络中传感器节点剩余能量分布均匀，实现传感器网络中传感器节点剩余能量的均衡，从而可以避免传感器节点提前死亡，提高了传感器网络的稳定性。

Equalization method and device for residual energy of sensor node in sensor network

The embodiment of the invention provides a method and a device for equalizing the residual energy of a sensor node in a sensor network. The method includes: the residual energy distribution coefficient calculation of sensor networks, if the residual energy distribution coefficient is greater than the preset equilibrium coefficient of equilibrium for each sensor node in a sensor network, if the residual energy distribution coefficient balance after the sensor network is still larger than the preset equalization coefficient, balance the residual energy of sensor network iteration. The distribution coefficient until the sensor network is less than or equal to the preset equalization coefficient. The embodiment of the invention performs equalization processing of sensor network iteration, the residual energy distribution coefficient until the sensor network is less than or equal to the preset equalization coefficient, the residual energy of sensor nodes in wireless sensor networks to achieve uniform distribution of residual energy of the sensor nodes in the sensor network equilibrium, which can avoid the premature death of sensor nodes, improve the stability of the sensor network.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及传感器网络
，尤其涉及一种传感器网络中节点剩余能量的均衡方法及装置。
技术介绍
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSNs)的基本作用是监测环境、发现和定位环境中的目标。由于传感器节点价格低廉，可广泛应用于数字战场监控、国防安全、医疗保健、环境监测等领域。每个传感器节点都有感知范围和通信范围，传感器节点能感知到感知范围内的环境信息并且能与通信范围内的其它节点相互通信。传感器节点的位置变化影响覆盖、通信能耗和信息处理。在传感器网络中，对于未知监测区域，通常采用随机的方式部署节点，但是随机部署一般不能达到覆盖要求，存在覆盖空洞，因此需要对传感器节点的部署进行规划。利用传感器节点的移动特性，可以快速对目标区域形成有效的覆盖，从而进行数据收集。在传感器网络的使用过程中，有些传感器节点消耗的能量较少，有些传感器节点消耗的能量较多，造成了传感器节点能量消耗不均匀，导致大量传感器节点提前死亡，从而导致传感器网络发生通信故障，传感器网络的稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种传感器网络中传感器节点剩余能量的均衡方法及装置，以解决目前在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器网络中传感器节点剩余能量的均衡方法，其特征在于，包括：计算传感器网络的剩余能量分布系数；判断所述剩余能量分布系数是否大于预设均衡系数；若所述剩余能量分布系数大于所述预设均衡系数，则对所述传感器网络中的各传感器节点进行均衡处理，执行以下均衡处理步骤：步骤1、根据所述剩余能量分布系数，计算所述各传感器节点所受到的虚拟力合力；步骤2、根据所述各传感器节点所受到的虚拟力合力，更新所述各传感器节点的分布；若进行均衡处理后所述传感器网络的剩余能量分布系数仍然大于所述预设均衡系数，对所述传感器网络迭代进行所述均衡处理，直至所述传感器网络的剩余能量分布系数小于或者等于所述预设均衡系数。

【技术特征摘要】
1.一种传感器网络中传感器节点剩余能量的均衡方法，其特征在于，包括：计算传感器网络的剩余能量分布系数；判断所述剩余能量分布系数是否大于预设均衡系数；若所述剩余能量分布系数大于所述预设均衡系数，则对所述传感器网络中的各传感器节点进行均衡处理，执行以下均衡处理步骤：步骤1、根据所述剩余能量分布系数，计算所述各传感器节点所受到的虚拟力合力；步骤2、根据所述各传感器节点所受到的虚拟力合力，更新所述各传感器节点的分布；若进行均衡处理后所述传感器网络的剩余能量分布系数仍然大于所述预设均衡系数，对所述传感器网络迭代进行所述均衡处理，直至所述传感器网络的剩余能量分布系数小于或者等于所述预设均衡系数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算传感器网络的剩余能量分布系数，包括：获取所述传感器网络中各传感器节点的剩余能量，根据所述各传感器节点的剩余能量，根据公式(1)计算所述剩余能量分布系数；其中，σ表示所述剩余能量分布系数，Ni表示所述传感器网络中的第i个传感器节点，i＝1,2,…,N，Ei表示Ni的剩余能量，N表示所述传感器网络包括的传感器节点的数量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述剩余能量分布系数，计算所述各传感器节点所受到的虚拟力合力，包括：将任意一个传感器节点作为目标节点，计算所述目标节点受到来自其他各传感器节点的虚拟力；计算所述目标节点与其他各传感器节点之间的能量差系数；根据所述目标节点与其他各传感器节点之间的能量差系数、所述剩余能量分布系数、上一轮所述均衡处理中所述目标节点与其他各传感器节点之间的能量调节函数值、以及本轮的预设调节系数，计算所述目标节点与其他各传感器节点之间归一化的能量调节函数值；根据所述目标节点与其他各传感器节点之间归一化的能量调节函数值、以及所述目标节点受到来自其他各传感器节点的虚拟力，计算所述各传感器节点所受到的虚拟力合力。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将任意一个传感器节点作为目标节点，计算所述目标节点受到来自其他各传感器节点的虚拟力，包括：将任意一个传感器节点Ni作为目标节点，根据公式(2)，计算所述目标节点Ni受到来自其他各传感器节点Nj的虚拟力：其中，Ni表示所述传感器网络中的第i个传感器节点，i＝1,2,…,N，Nj表示所述传感器网络中的第j个传感器节点，j＝1,2,…,N并且j≠i，表示Ni受到来自Nj的虚拟力，dij表示Ni与Nj之间的欧式距离，wα表示虚拟吸引力系数，wγ表示虚拟排斥力系数，Dth表示预设的任意两个传感器节点之间的理想距离阈值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述目标节点与其他各传感器节点之间的能量差系数，包括：根据公式(3)计算所述目标节点Ni与其他各传感器节点Nj之间的能量差系数，其中，表示Ni与Nj之间的能量差系数，Ei表示Ni的剩余能量，Ej表示Nj的剩余能量，Max(Ei,Ej)表示Ei和Ej中的最大值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标节点与其他各传感器节点之间的能量差系数、所述剩余能量分布系数、上一轮所述均衡处理中所述目标节点与其他各传感器节点之间的能量调节函数值、以及本轮的预设调节系数，计算所述目标节点与其他各传感器节点之间归一化的能量调节函数值，包括：计算所述目标节点与其他各传感器节点之间的能量差系数的绝对值的最小值，将所述最小值作为所述传感器网络的最优能量差系数；根据公式(4)计算所述目标节点Ni与其他各传感器节点Nj之间的能量调节函数值，其中，Eij(k+1)表示在第(k+1)轮的所述均衡处理中Ni与Nj之间的能量调节函数值，Eij(k)表示在第k轮的所述均衡处理中Ni与Nj之间的能量调节函数值，k为大于等于1的正整数，Eij(1)为预设的在第一轮的所述均衡处理中Ni与Nj之间的能量调节函数值，表示所述传感器网络的最优能量差系数，Pσ表示所述传感器网络的剩余能量分布系数的最优值，Pσ的值等于前k轮中所述传感器网络的剩余能量分布系数的最小值，R1、R2和R3为在第(k+1)轮的所述均衡处理中设定的调节系数；对所述目标节点Ni与其他各传感器节点Nj之间的能量调节函数值进行归一化处理，得到所述目标节点Ni与其他各传感器节点Nj之间归一化的能量调节函数值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标节点与其他各传感器节点之间归一化的能量调节函数值、以及所述目标节点受到来自其他各传感器节点的虚拟力，计算所述各传感器节点所受到的虚拟力合力，包括：根据公式(5)，计算所述各传感器节点所受到的虚拟力合力；其中，表示Ni所受到的虚拟力合力，表示在第(k+1)轮的所述均衡处理中Ni与Nj之间归一化的能量调节函数值，表示Ni受到来自Nj的虚拟力。8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述各传感器节点所受到的虚拟力合力，更新所述各传感器节点的分布，包括：根据所述各传感器节点所受到的虚拟力合力、以及公式(6)，计算所述各传感器节点的坐标信息；其中，(xi(k+1),yi(k+1))表示在第(k+1)轮的所述均衡处理之后Ni的坐标；(xi(k),yi(k))表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：程刚，王源野，
申请(专利权)人：中国联合网络通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11