簇头选举方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质技术方案

本公开提供一种簇头选举方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质，其中，所述簇头选举方法包括：分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值；以及，基于网络中所有节点各自产生的随机数，从所有节点中筛选出所产生的随机数小于其联合簇头选举阈值的节点作为簇头。本公开实施例提供的簇头选举方法至少能够有效地达到均衡网络中的能量，延长网络的生存时间的目的。

【技术实现步骤摘要】
簇头选举方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质
本公开涉及通信
，尤其涉及一种簇头选举方法、一种簇头簇头选举系统、一种终端设备以及一种计算机可读存储介质。
技术介绍
无线传感器网络中节点的能量对于网络的连通性非常重要，如何均衡网络能耗成为了无线传感器网络中研究的重点，而成簇作为节约网络能量的有效方法之一，在一个簇内，簇头的主要功能是收集簇内信息并将其传输到基站，因此，在成簇算法中簇头的选择是关键。目前常用的簇头选举方案主要有包括低功耗自适应簇头选举方案和中心化簇头选举方案。其中低功耗自适应簇头选举方案的基本思想是根据网络中节点产生的随机数与系统阈值比较来选择簇头，该方式由于没有考虑节点的剩余能量，有可能会使剩余能量低的节点成为簇头，从而导致剩余能量低的节点过早死亡，影响网络的连通性；而中心化簇头选举方案的基本思想是利用基站来管理节点，让剩余能量高的节点成为簇头，该方式的缺点是可能导致簇头在整个网络中分布不均。当前的簇头选举方案要么可能使剩余能量低的节点成为簇头，导致节点过早死亡，要么使簇头在整个网络中分布不均。基于上述问题，提出一种可以保证网络连通性的同时均衡网络能量的簇头选举方法是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本公开提供了一种簇头选举方法、系统、终端设备及计算机可读存储介质，以至少解决上述问题。根据本公开实施例的一方面，提供一种簇头选举方法，包括：分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值；以及，基于网络中所有节点各自产生的随机数，从所有节点中筛选出所产生的随机数小于其联合簇头选举阈值的节点作为簇头。在一种实施方式中，所述分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值，包括：分别计算网络中所有节点各自的初始簇头选举阈值；分别计算网络中所有节点各自的距离能量概率，作为各个节点的第二簇头选举阈值；以及，基于所述初始簇头选举阈值和所述第二簇头选举阈值计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值。在一种实施方式中，所述分别计算网络中所有节点各自的距离能量概率，包括：分别获取网络中所有节点各自的剩余能量及其到基站的距离；基于网络中所有节点各自的剩余能量计算网络中节点剩余能量标准差以及节点剩余能量平均值；以及，分别基于所述节点剩余能量标准差、所述节点剩余能量平均值以及所有节点各自到基站的距离，计算网络中所有节点各自的距离能量概率。在一种实施方式中，所述分别计算网络中所有节点各自的初始簇头选举阈值，根据以下公式得到：式中，T(i)表示节点i的初始簇头选举阈值，P表示簇头节点总数目占所有节点总数目的比重，r表示网络运行到当前时刻的工作轮次，G表示本周期没有当选过簇头的节点集合。在一种实施方式中，所述分别计算网络中所有节点各自的距离能量概率，根据以下公式得到：式中，DE(i)表示节点i的距离能量概率，E0表示节点i的初始能量，Es(i)表示节点剩余能量标准差，Em(i)表示节点剩余能量平均值，P表示簇头节点总数目占所有节点总数目的比重，d(i)-BS表示节点i到基站的距离，dmax-BS表示区域内所有存活节点与基站间距离的最大值。在一种实施方式中，所述基于所述初始簇头选举阈值和所述第二簇头选举阈值计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值，根据以下公式得到：Tnew(i)＝P×T(i)+(1-P)×DE(i)式中，Tnew(i)表示节点i的联合簇头选举阈值，T(i)表示节点i的初始簇头选举阈值，P表示簇头节点总数目占所有节点总数目的比重，DE(i)表示节点i的距离能量概率。根据本公开实施例的另一方面，提供一种簇头选举系统，包括：计算模块，其设置为分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值；以及，簇头选举模块，其设置为基于网络中所有节点各自产生的随机数，从所有节点中筛选出所产生的随机数小于其联合簇头选举阈值的节点作为簇头。在一种实施方式中，所述计算模块，包括：第一计算单元，其设置为分别计算网络中所有节点各自的初始簇头选举阈值；第二计算单元，其设置为分别计算网络中所有节点各自的距离能量概率，作为各个节点的第二簇头选举阈值；以及，第三计算单元，其设置为基于所述初始簇头选举阈值和所述第二簇头选举阈值计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值。根据本公开实施例的又一方面，提供一种终端设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行所述的簇头选举方法。根据本公开实施例的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行所述的簇头选举方法。本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开实施例提供的簇头选举方法，通过分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值，然后基于网络中所有节点各自产生的随机数，从所有节点中筛选出所产生的随机数小于其联合簇头选举阈值的节点作为簇头。本公开实施例提供的簇头选举方法至少能够有效地达到均衡网络中的能量，延长网络的生存时间的目的。本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。图1为本公开实施例提供的一种簇头选举方法的流程示意图；图2为本公开另一实施例提供的一种簇头选举方法的流程示意图；图3为本公开实施例提供的一种簇头选举系统的结构示意图；图4为本公开实施例提供的一种终端设备的结构示意图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；并且，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。其中，在本公开实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本公开的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。在无线传感器网络中，能量均衡的最终目的是为了平衡网络中各节点间的能量消本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种簇头选举方法，其特征在于，包括：/n分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值；以及，/n基于网络中所有节点各自产生的随机数，从所有节点中筛选出所产生的随机数小于其联合簇头选举阈值的节点作为簇头。/n

【技术特征摘要】
1.一种簇头选举方法，其特征在于，包括：
分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值；以及，
基于网络中所有节点各自产生的随机数，从所有节点中筛选出所产生的随机数小于其联合簇头选举阈值的节点作为簇头。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值，包括：
分别计算网络中所有节点各自的初始簇头选举阈值；
分别计算网络中所有节点各自的距离能量概率，作为各个节点的第二簇头选举阈值；以及，
基于所述初始簇头选举阈值和所述第二簇头选举阈值计算网络中所有节点各自的联合簇头选举阈值。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别计算网络中所有节点各自的距离能量概率，包括：
分别获取网络中所有节点各自的剩余能量及其到基站的距离；
基于网络中所有节点各自的剩余能量计算网络中节点剩余能量标准差以及节点剩余能量平均值；以及，
分别基于所述节点剩余能量标准差、所述节点剩余能量平均值以及所有节点各自到基站的距离，计算网络中所有节点各自的距离能量概率。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别计算网络中所有节点各自的初始簇头选举阈值，根据以下公式得到：



式中，T(i)表示节点i的初始簇头选举阈值，P表示簇头节点总数目占所有节点总数目的比重，r表示网络运行到当前时刻的工作轮次，G表示本周期没有当选过簇头的节点集合。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述分别计算网络中所有节点各自的距离能量概率，根据以下公式得到：



式中，DE(i)表示节点i的距离能量概率，E0表示节点i的初始能量，Es(i)表示节点剩余能量标准差，Em(i)表示节点剩余能量平均值，P表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：程刚，赵文东，王源野，邹贵祥，
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