一种数字信息传输方法及系统技术方案

本发明专利技术属于传输领域，公开了一种数字信息传输方法及系统，方法包括S1，获取无线传感器节点的属性信息；S2，根据属性信息计算聚类中心的数量N；S3，根据属性信息和聚类中心的数量，采用聚类算法对无线传感器节点进行聚类，获得N个簇；S4，分别计算每个簇的传输效率；S5，对传输效率小于设定的效率阈值的簇进行调节处理，获得分簇结果；S6，将分簇结果发送至无线传感器节点；S7，无线传感器节点根据分簇结果判断自身属于成员节点还是簇头节点；S8，成员节点将获得的数字信息传输至对应的簇的簇头节点；S9，簇头节点将数字信息传输至网关装置；S10，网关装置将数字信息传输至上位机。本发明专利技术提高了数字信息的传输效率。提高了数字信息的传输效率。提高了数字信息的传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种数字信息传输方法及系统


[0001]本专利技术涉及传输领域，尤其涉及一种数字信息传输方法及系统。

技术介绍

[0002]利用无线传感器网络进行数字信息的传输时，一般需要先进行分簇，将无线传感器网络中的无线传感器节点分为簇头节点和成员节点，成员节点将获得的数字信息传输至对应的簇的簇头节点。
[0003]现有技术2018104626116公开了基于K
‑
medoids的无线传感器网络分簇方法，其在分簇的过程中，采用聚类算法来进行分簇，但是，并没有考虑到聚类之后节点的每个簇的节点数量的情况，容易导致部分簇中节点数量过多，而单个簇头节点在同一时刻仅能与一个成员节点进行通信，其余的成员节点则需要进行等待，因此，在成员节点比较多时，平均等待时间就比较长，即通信延时比较大，影响了数字信息的传输效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于公开一种数字信息传输方法及系统，解决如何对现有技术进行改进，使得利用聚类算法来对无线传感器节点进行分簇时，数字信息的传输效率更高。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一个方面，本专利技术提供了一种数字信息传输方法，包括：
[0007]S1，网关装置获取无线传感器节点的属性信息；
[0008]S2，网关装置根据属性信息计算聚类中心的数量N；
[0009]S3，网关装置根据属性信息和聚类中心的数量，采用聚类算法对无线传感器节点进行聚类，获得N个簇；
[0010]S4，网关装置分别计算每个簇的传输效率；
[0011]S5，网关装置对传输效率小于设定的效率阈值的簇进行如下调节处理，获得分簇结果：
[0012]将传输效率大于等于设定的效率阈值的簇保存到集合D；
[0013]对传输效率小于设定的效率阈值的簇再次进行分簇计算，获得新的簇，将得到的簇保存到集合E；
[0014]获取集合E和集合D的并集F，将并集F作为分簇结果；
[0015]S6，网关装置将分簇结果发送至无线传感器节点；
[0016]S7，无线传感器节点根据分簇结果判断自身属于成员节点还是簇头节点；
[0017]S8，成员节点将获得的数字信息传输至对应的簇的簇头节点；
[0018]S9，簇头节点将数字信息传输至网关装置；
[0019]S10，网关装置将数字信息传输至上位机。
[0020]第二个方面，本专利技术提供了一种数字信息传输系统，包括网关装置、无线传感器节点和上位机；
[0021]网关装置用于获取无线传感器节点的属性信息；
[0022]网关装置用于根据属性信息计算聚类中心的数量N；
[0023]网关装置用于根据属性信息和聚类中心的数量，采用聚类算法对无线传感器节点进行聚类，获得N个簇；
[0024]网关装置用于分别计算每个簇的传输效率；
[0025]网关装置用于对传输效率小于设定的效率阈值的簇进行如下调节处理，获得分簇结果：
[0026]将传输效率大于等于设定的效率阈值的簇保存到集合D；
[0027]对传输效率小于设定的效率阈值的簇再次进行分簇计算，获得新的簇，将得到的簇保存到集合E；
[0028]获取集合E和集合D的并集F，将并集F作为分簇结果；
[0029]网关装置将分簇结果发送至无线传感器节点；
[0030]无线传感器节点用于根据分簇结果判断自身属于成员节点还是簇头节点；
[0031]成员节点用于将获得的数字信息传输至对应的簇的簇头节点；
[0032]簇头节点用于将数字信息传输至网关装置；
[0033]网关装置用于将数字信息传输至上位机。
[0034]与现有技术相比，本专利技术在使用聚类算法进行分簇之后，还计算了每个簇的传输效率，然后对传输效率小于设定的效率阈值的簇再次进行分簇计算，从而使得每个簇能够在成员节点的数量以及成员节点与簇头节点之间的平均距离上取得平衡，减少了成员节点的平均等待时长，降低了通信延时，从而提高了数字信息的传输效率。
附图说明
[0035]从下文给出的详细描述和附图中将更充分地理解本公开，附图仅以说明的方式给出，因此不限制本公开，并且其中：
[0036]图1为本专利技术一种数字信息传输方法的一种示意图。
[0037]图2为本专利技术一种数字信息传输系统的一种示意图。
具体实施方式
[0038]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]第一个方面，如图1所示的一种实施例，本专利技术提供了一种数字信息传输方法，包括：
[0041]S1，网关装置获取无线传感器节点的属性信息。
[0042]具体的，属性信息包括无线传感器节点的坐标和编号。根据坐标能够计算出任意两个无线传感器节点之间的距离，以及计算出无线传感器节点与网关装置之间的距离。这
里的距离指的是欧式距离。
[0043]网关装置可以通过广播通知消息的方式，让无线传感器节点将自身的属性信息发送至网关装置。
[0044]S2，网关装置根据属性信息计算聚类中心的数量N。
[0045]具体的，聚类中心的数量会对传输效率产生重大的影响，如果聚类中心的数量过少，则会导致簇内的成员节点与簇头之间的通信效率较低，从而降低了总体的数字信息的传输效率，而如果聚类中心的数量过多，则会导致簇头节点的数量过多，数字信息在簇头节点之间的转发次数过多，同样会降低数字信息的传输效率。
[0046]因此，本专利技术采用如下函数计算N：
[0047][0048]其中，totnum表示无线传感器节点的总数，δ1和δ2分别表示自由空间信道模型和多径衰落模型功率放大所需的能量，area表示无线传感器节点所分布的区域的面积，ndeset表示所有无线传感器节点的集合，distbse
i
表示无线传感器节点i和网关装置之间的距离，α表示求和权重，α∈(0,1)，areset表示对无线传感器节点所分布的区域进行分区得到的子区域的集合，num
j
表示子区域j中包含的无线传感器节点的总数，Sa表示子区域的总数，basecef表示预设的常数参数，H表示预设的数量。
[0049]在上述函数中，本专利技术除了考虑加号左侧的常规的变量之外，还考虑了子区域中的无线传感器节点的数量的方差这一变量，方差越大，则表示无线传感器节点分布越不平均，此时，簇头节点的数量会相应地增加，反之，则簇头节点的数量会相应的减少，能够使得簇头节点的数量随着子区域中的无线传感器节点的数量的方差的变化而自适应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字信息传输方法，其特征在于，包括：S1，网关装置获取无线传感器节点的属性信息；S2，网关装置根据属性信息计算聚类中心的数量N；S3，网关装置根据属性信息和聚类中心的数量，采用聚类算法对无线传感器节点进行聚类，获得N个簇；S4，网关装置分别计算每个簇的传输效率；S5，网关装置对传输效率小于设定的效率阈值的簇进行如下调节处理，获得分簇结果：将传输效率大于等于设定的效率阈值的簇保存到集合D；对传输效率小于设定的效率阈值的簇再次进行分簇计算，获得新的簇，将得到的簇保存到集合E；获取集合E和集合D的并集F，将并集F作为分簇结果；S6，网关装置将分簇结果发送至无线传感器节点；S7，无线传感器节点根据分簇结果判断自身属于成员节点还是簇头节点；S8，成员节点将获得的数字信息传输至对应的簇的簇头节点；S9，簇头节点将数字信息传输至网关装置；S10，网关装置将数字信息传输至上位机。2.根据权利要求1所述的一种数字信息传输方法，其特征在于，所述属性信息包括无线传感器节点的坐标和编号。3.根据权利要求2所述的一种数字信息传输方法，其特征在于，根据属性信息计算聚类中心的数量N，包括：采用如下函数计算N：其中，totnum表示无线传感器节点的总数，δ1和δ2分别表示自由空间信道模型和多径衰落模型功率放大所需的能量，area表示无线传感器节点所分布的区域的面积，ndeset表示所有无线传感器节点的集合，distbse
i
表示无线传感器节点i和网关装置之间的距离，α表示求和权重，α∈(0,1)，areset表示对无线传感器节点所分布的区域进行分区得到的子区域的集合，num
j
表示子区域j中包含的无线传感器节点的总数，Sa表示子区域的总数，basecef表示预设的常数参数，H表示预设的数量。4.根据权利要求3所述的一种数字信息传输方法，其特征在于，对无线传感器节点所分布的区域进行分区，包括：获取无线传感器节点所分布的区域的最小外接矩形；将最小外接矩形分为Sa个面积相同的子区域。5.根据权利要求1所述的一种数字信息传输方法，其特征在于，根据属性信息和聚类中心的数量，采用聚类算法对无线传感器节点进行聚类，获得N个簇，包括：S31，随机选择N个无线传感器节点作为聚类中心；
S32，将无线传感器节点分配到距离最近的聚类中心所对应的聚类，得到N个聚类；S33，对每个聚类中的聚类中心进行更新，获得新的聚类中心；S34，重复S32和S33，直至判断函数取得最小值；S35，将每个聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：后国浩，朱小立，郭锐，唐沛，陈萌，高寒，
申请(专利权)人：中国通信建设第三工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：