一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统，属于机载无线组网技术领域，包括：当侦听到入簇请求后，判断当前簇内成员数量N

【技术实现步骤摘要】
一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统


[0001]本专利技术涉及机载无线组网
，尤其涉及一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统。

技术介绍

[0002]现有的机载网络都是采用有线机载网络，其具有线缆重量大、成本高、布线困难不易检测、航电系统扩展困难不灵活等缺陷。随着科技的进步，工业无线网络取得了巨大进步，因此考虑将无线网络运用到飞机内部这个特殊环境，但由于机载传感器数量较多以及各传感器的功能差异导致在无线组网过程中引入更多的节点数量，使得节点之间通讯更复杂，造成较大的能量损耗。在无线传感中，引入传感器节点越多，分布区域越广，导致节点之间需要进行的数据交互会更复杂，从而造成更大的能量消耗。

技术实现思路

[0003]针对现有机载网络能量损耗大的技术问题，本专利技术提出了一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法和系统。可根据实际节点部署自适应确定分簇以及各簇的簇容量，以此降低无线组网中的能量消耗。
[0004]为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案为：
[0005]一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法，适用于簇内节点最少的簇头节点，包括：当侦听到入簇请求后，判断当前簇内成员数量N
C
是否满足条件：N
C
<M
‑
1；其中，M为簇容量，即一个簇所能包含的最大成员节点数量；若是，则发送入簇回复，同时记录入簇节点ID；若否，则不进行任何操作。
[0006]可选的，簇容量M的取值与簇内节点的能耗有关，M的表达式为：M＝(3/2+n)*l*E
elec
+1/4*(n+1)*l*E
fs
*D2+N/2*P
L
*T
L
，其中，E
T
表示节点发送能耗，E
R
表示节点接收能耗，E
L
表示节点处于监听状态时的能耗，P
L
表示节点在侦听状态下的功率，单位为W，T
L
表示节点侦听的时间，单位为s，E
elec
表示处理1bit数据所消耗的能量，单位为J/bit,E
fs
表示自由信道模型下单位功率放大所消耗的能量，d表示发送的距离；n为节点平均入簇次数；D表征簇内传感器最大传输距离。
[0007]可选的，节点平均入簇次数n与传感器节点的通讯距离、网络中的节点总数、簇的容量，以及网络部署区域的整体大小有关，计算公式为：n＝N*D2/(2*M*R2)。
[0008]可选的，M＝(
‑
b+sqrt(b2‑
4*a*c))/(2*a)，
[0009]其中:
[0010]a＝
‑
1*2*R2[0011]b＝3*l*E
elec
*R2+1/2*l*E
fs
*D2*R2+N*P
L
*T
L
*R2[0012]c＝N*D2*l*E
elec
+N*l*E
fs
*D4。
[0013]一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法，适用于网络中的任意一个节点，包括：将定时器设置为T
L
，节点开始进入侦听状态；判断节点在T
L
时间内是否侦听到任意簇
头广播的信标帧；若是，则记录任意簇头广播中簇内节点最少的信标帧，同时向簇内节点最少的簇头发送入簇请求，并设置一个等待时间T
W
，在T
W
时间内，判断节点是否接收到簇内节点最少的簇头发送的入簇回复，若否，则重新执行上一步侦听过程，若是，则节点加入簇内节点最少的簇头所在的簇中；如果节点在T
L
时间内未侦听到任意簇头广播的信标帧，即定时器归零，则节点自身成为簇头，并周期性的向周围广播信标帧。
[0014]一种机载无线传感网络的自适应分簇组网系统，其用于执行和/或存储以上任一项所机载无线传感网络的自适应分簇组网方法。
[0015]采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0016]本专利申请技术方案主要运用在航空机载无线传感器领域，
[0017]通过构建基于随机侦听和能量最优的自适应分簇算法，即构建每个簇的簇容量与能量消耗的关系式，从而在组网过程中对于簇容量的取值达到最优；通过仿真来获取最优簇头数量和节点分布，使得整体网络能耗最低，为后续实际部署提供理论与实验支撑，可有效降低在组网过程中的能量消耗。
附图说明
[0018]图1为本专利技术一实施例提供的一种机载无线通信网络结构示意图。
[0019]图2为本专利技术一实施例提供的一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法流程图。
[0020]图3为本专利技术另一实施例提供的一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法流程图。
具体实施方式
[0021]为进一步了解本专利技术的内容，结合附图及实施例对本专利技术作详细描述。
[0022]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。本专利技术中所述的第一、第二等词语，是为了描述本专利技术的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本专利技术的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0023]实施例1
[0024]如图2所示，一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法，适用于簇内节点最少的簇头节点，包括：当侦听到入簇请求后，判断当前簇内成员数量N
C
是否满足条件：N
C
<M
‑
1；其中，M为簇容量，即一个簇所能包含的最大成员节点数量；若是，则发送入簇回复，同时记录入簇节点ID；若否，则不进行任何操作。
[0025]簇容量M的取值与簇内节点的能耗有关，M的表达式为：M＝(3/2+n)*l*E
elec
+1/4*(n+1)*l*E
fs
*D2+N/2*P
L
*T
L
，其中，E
T
表示节点发送能耗，E
R
表示节点接收能耗，E
L
表示节点处于监听状态时的能耗，P
L
表示节点在侦听状态下的功率，单位为W，T
L
表示节点侦听的时间，单位为s，E
elec
表示处理1bit数据所消耗的能量，单位为J/bit,E
fs
表示自由信道模型下单位功率放大所消耗的能量，d表示发送的距离；n为节点平均入簇次数；D表征簇内传感器最大
传输距离。
[0026]节点平均入簇次数n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法，其特征在于，适用于簇内节点最少的簇头节点，包括：当侦听到入簇请求后，判断当前簇内成员数量N
C
是否满足条件：N
C
<M
‑
1其中，M为簇容量，即一个簇所能包含的最大成员节点数量；若是，则发送入簇回复，同时记录入簇节点ID；若否，则不进行任何操作。2.根据权利要求1所述的一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法，其特征在于，簇容量M的取值与簇内节点的能耗有关，M的表达式为：M＝(3/2+n)*l*E
elec
+1/4*(n+1)*l*E
fs
*D2+N/2*P
L
*T
L
，其中，E
T
表示节点发送能耗，E
R
表示节点接收能耗，E
L
表示节点处于监听状态时的能耗，P
L
表示节点在侦听状态下的功率，单位为W，T
L
表示节点侦听的时间，单位为s，E
elec
表示处理1bit数据所消耗的能量，单位为J/bit,E
fs
表示自由信道模型下单位功率放大所消耗的能量，d表示发送的距离；n为节点平均入簇次数；D表征簇内传感器最大传输距离。3.根据权利要求2所述的一种机载无线传感网络的自适应分簇组网方法，其特征在于，节点平均入簇次数n与传感器节点的通讯距离、网络中的节点总数、簇的容量，以及网络部署区域的整体大小有关，计算公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中秋，张伟，王东，陈高曙，高林，
申请(专利权)人：长龙杭州航空维修工程有限公司，
类型：发明
国别省市：