【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线自组网技术，具体涉及一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法。
技术介绍
1、机动平台组网(mpnet)是指一组机动平台通过自主协作和通信建立起网络连接，共同完成任务的技术。随着mpnet技术及其应用的快速发展，mpnet已被广泛应用于协同作战、情报搜集和电子攻击等领域。mpnet克服了单个机动平台固有技术和功能限制，从而大大提高执行任务的效率。由于mpnet高动态特性，使得网络拓扑动态变化，可能会造成节点故障以至于通信链路断裂。因此，对组网的稳定性提出了更高的要求。
2、分簇算法在提高网络稳定性方面发挥着重要的作用，分簇即就是将网络中的节点分为簇首节点(ch)和簇成员节点(cm)。chs承担着将cms互联起来并促进集群间信息交流的责任。采用分簇拓扑结构不仅可以提高网络效率，还可以提高网络的稳定性，从而延长网络寿命。
3、目前的研究有低功耗自适应集分簇协议(leach)，通过在所有节点之间轮换，在所有节点中轮流担任ch，从而实现负载平衡。中心化的集中式低功耗自适应集簇分层协议(leach-c)，算法采用中心化的方式，由基站在获取节点信息后，利用模拟退火算法且基于网络总体消耗能量最小的规则计算出簇头，并将结果广播给所有节点。加权分簇算法(wca)，通过综合考虑节点的节点度、距离和移动性等因素，使得簇首的选举更合理。但是leach、leach-c、wca均未考虑网络初始化以及簇数优化问题，使得网络寿命及稳定性较低。
技术实现思路
1、本专利技术所
2、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，提高了网络的稳定性并延长了网络的寿命。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，包括：
5、采用最大节点度mnd分簇算法对网络进行初始化；
6、选取平均距离、移动性指标、平均链路持续时间和理想节点度差四个指标对网络进行加权分簇；
7、选取簇内相关性和簇间不相关性进行簇数优化，避免孤立节点单独成簇。
8、本专利技术进一步的技术方案：所述最大节点度mnd分簇算法，具体为：
9、节点广播簇首竞选消息，消息中包含自身节点度，节点将簇首竞选消息中的节点度自身设为簇首，并设置一段等待时间；
10、在所述等待时间内若没有收到其他节点的簇首竞选消息，则表明此节点成功竞选为簇首；若在等待时间内收到了其他节点的簇首竞选消息，首先判断收到的节点度是否比自身节点度大，若其节点度比自身节点度大，则自身加入其簇中称为簇成员节点，反之，自身成为簇首。
11、本专利技术进一步的技术方案：所述加权分簇具体为：
12、节点广播簇首竞选消息，消息中包含自身节点度和自身权值，节点将簇首竞选消息中的节点自身设为簇首，并设置一段等待时间；
13、在所述等待时间内若没有收到其他节点的簇首竞选消息，则表明此节点成功竞选为簇首；若在等待时间内收到了其他节点的簇首竞选消息，首先判断此节点取值是否比自身权值大，若此节点权值比自身大或者权值相等且其节点度比自身节点度大，则自身加入其簇中称为簇成员节点，反之，自身成为簇首。
14、本专利技术进一步的技术方案：所述平均距离的表达式如下：
15、
16、其中，gi表示节点i的节点度，dik表示节点i与节点k之间的距离，n[i]表示节点i的邻居节点的集合。
17、本专利技术进一步的技术方案：所述移动性指标的表达式如下：
18、
19、其中，和分别表示节点i与其周围节点在x轴和y轴上的平均速度差。
20、本专利技术进一步的技术方案：所述平均链路持续时间的表达式如下：
21、
22、其中，gi表示节点i的节点度，tij为节点i与节点j之间的链路持续时间。
23、本专利技术进一步的技术方案：所述理想节点度差的表达式如下：
24、
25、其中，εi表示节点度差。
26、本专利技术进一步的技术方案：选取簇内相关性和簇间不相关性进行簇数优化，具体为：
27、假设在某一轮分簇中存在簇首j和其gj个簇成员，定义簇内相似性为：
28、
29、其中，dij表示簇首j与簇成员i之间的距离，tij表示链路持续时间；第k个簇和第k-1个簇的簇间不相似性为：
30、
31、通过以上两个参量，将最优簇数优化问题设计为：
32、
33、通过以上优化算法，可以将簇间相似性高的簇合并；新的簇首是通过比较两个原始簇首的加权分簇权重，选择权重较大的簇首成为新的簇首；簇的数量减小到k-1，此时得到目标函数m(k-1)，如果m(k-1)＞m(k)则继续合并，反之则认为现有的k个簇是最优的。
34、一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
35、一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
36、本专利技术的有益效果在于：
37、本专利技术提供的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇算法。首先采用最大节点度(mnd)分簇算法对网络进行初始化，再选取平均距离、移动性指标、链路持续时间和理想节点度差四个指标对网络进行加权分簇，进而提高网络的稳定性，最后选取簇内相关性和簇间不相关性进行簇数优化，避免孤立节点单独成簇。
38、本专利技术与传统的wca、iwca、ahpeca算法相比，本专利技术所提出的方案具有最优的簇数，并且簇首持续时间最长，表明组网稳定性最高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述最大节点度MND分簇算法，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述加权分簇具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述平均距离的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述移动性指标的表达式如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述平均链路持续时间的表达式如下：
7.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述理想节点度差的表达式如下：
8.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，选取簇内相关性和簇间不相关性进行簇数优化，具体为：
9.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1-8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述最大节点度mnd分簇算法，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述加权分簇具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述平均距离的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述移动性指标的表达式如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于簇数优化的机动平台组网分簇方法，其特征在于，所述平均链路持续时...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙文彬，赵磊，宫延云，王伶，张兆林，杨欣，王大伟，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。