一个基于模糊逻辑的非均匀分簇低功耗多跳路由控制方法技术

本发明专利技术公开了一个基于模糊逻辑的非均匀分簇低功耗多跳路由控制方法，所要解决的技术问题是无线传感器的能耗问题以及现有的节能路由控制方法对于网络的适应能力弱的问题。采用模糊逻辑算法，根据网络能量消耗情况以及节点密度信息，动态调整分簇大小，有效平衡簇头的能量消耗；根据节点能量和位置信息选择具有最优评价值的路由节点，确定路由路径。引入网络存活节点状态检测器的概念，以监测存活节点的状态，延长网络的存活时间。该协议具有很强的适应性，网络规模更有弹性，适用于各种规模的无线传感器网络。的无线传感器网络。的无线传感器网络。

【技术实现步骤摘要】
一个基于模糊逻辑的非均匀分簇低功耗多跳路由控制方法


[0001]本专利技术涉及一个基于模糊逻辑的非均匀分簇低功耗多跳路由控制方法NCMBLF，属于无线传感器网络路由控制方法领域。该协议采用基于模糊逻辑的层次分析法，根据节点能量消耗情况以及密度信息，通过动态调整节点竞争半径的方式调整分簇大小；根据节点能量密度、位置等信息选取最优评价值的路由节点，确定路由路径。

技术介绍

[0002]无线传感器网络近年来成为研究的热点，在环境监控、物流、森林防火、智能家居等诸多方面得到广泛的应用。传感器节点由电池供电、能量有限的缺点决定了降低能耗、延长寿命成为无线传感器网络路由控制方法设计的首要目标。
[0003]目前在延长传感器网络生命周期的研究主要有：采用数据融合和数据压缩技术去除冗余数据、降低通信负载；采用分簇的层次式路由结构减少与基站直接通信的节点数；采用多跳短距离无线通信方式，避免长距离数据传输造成能量浪费等等。这些技术方法进一步融合形成一系列研究成果。
[0004]过去大规模无线传感器网络路由控制方法研究往往针对节点均匀部署的场景，实际本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一个基于模糊逻辑的非均匀分簇低功耗多跳路由控制方法，其特征在于：本发明由四部分构成，即系统模型、存活节点状态监测器、基于模糊逻辑非均匀分簇和基于模糊逻辑路由选择。系统模型为协议实现提供模型，其中包括网络模型、能量模型和网络拓扑结构；存活节点状态监测器为基站提供网络中各节点剩余能量信息和节点分布情况；基于模糊逻辑非均匀分簇是根据网络能量消耗情况，采用基于模糊逻辑的层次分析法动态调整分簇大小，利用非均匀的竞争半径使得靠近基站的簇成员数目相对较小，达到均衡簇头能量消耗的目的；基于模糊逻辑路由选择是考虑节点能量、距离因素和选择中转节点与直接发送到基站的偏角，运用基于模糊逻辑的层次分析法选择最合适的中转路由。2.根据权利要求1所述的一个基于模糊逻辑的非均匀分簇低功耗多跳路由控制方法，其特征在于：所述系统模型中的网络模型具有以下属性：(1)传感器网络监测为正方形区域，基站位于监测区域外面且基站和传感器节点在网络布设结束后位置不再改变；(2)网络区域中节点均为同构，节点初始能量一致，每个传感器节点有唯一标号；(3)传感器节点在网络区域中随机分布，基站存储网络区域节点初始化分布信息；(4)传感器节点之间的通信链路对称，可以根据接收信号节点的信号近似计算距离，在发送时可以根据实际位置距离灵活调节发射功率；(5)节点具有一定的计算处理能力和适度的存储空间，可以进行基本有限的运算，存储少量信息。所述能量模型采用无线传感器网络中典型的一阶无线电模式。模型中假设阈值d0，设发送节点与接收节点之间的距离为d，当d<d0时节点使用自由空间能量消耗模型，此时发送数据的能耗与d的平方成正比，而当d>d0时节点使用多路径衰减能量消耗模型，此时发送数据的能耗与d的四次方成正比。当传感器节点发送x比特数据时消耗的能量为：节点接收x比特数据消耗的能量为：E
RX
(x)＝E
RX
‑
elec
(x)＝E
elec
×
x#(2)其中E
elec
表示通信中发射电路、接收电路在发送或接收1比特数据时的能量消耗，ε
fs
，ε
mp
表示信号放大器在自由空间和多路径衰减模型下将1比特数据传送单位距离的能量消耗。所述网络拓扑结构为无线传感器网络典型层次结构，在稳定阶段普通节点将感知信息发送给对应簇头，各个簇头负责收集融合簇内节点传达的信息以及接收其他簇头发送过来的数据包，最后沿着构建好的多跳...

【专利技术属性】
技术研发人员：许峰，侯雅婷，吕昕，武淦，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：