本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能量異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇首選舉及其輪換方法。

背景技術(shù)：

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種無基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，它由一組傳感器節(jié)點(diǎn)以無線自組織方式構(gòu)成，其目的是協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終將這些信息傳送到需要的用戶，而這就要求WSN具備長期可靠的數(shù)據(jù)融合功能。WSN網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力、無線帶寬和電池容量有限，簇首路由屬于層次化聚類協(xié)議，通過執(zhí)行數(shù)據(jù)聚集和融合減少傳輸?shù)焦?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)量，降低類內(nèi)各節(jié)點(diǎn)能耗，是一種有效改善能量效率的解決方法。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是將多份數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理，組合出更有效、更符合用戶需求的數(shù)據(jù)的過程，可以減少冗余的網(wǎng)絡(luò)流量。在大多數(shù)的應(yīng)用中，并不是所有的傳感器都是同構(gòu)的，而針對(duì)同構(gòu)的路由算法在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下并不能很好的降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，容易造成局部節(jié)點(diǎn)負(fù)載過重和能量過度消耗，大大縮減了WSN的工作壽命。在面向數(shù)據(jù)融合的應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)工作壽命和傳輸可靠性是首要追求目標(biāo)。傳感器是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵部件，它可以將物理世界中的一個(gè)物理量映射到一個(gè)定量的測(cè)量值，使人們對(duì)物理世界形成量化認(rèn)識(shí)。傳感器裝備有一個(gè)傳感模塊如聲、光、磁、視覺等用于感知周圍世界中的物理量，一個(gè)數(shù)字處理模塊用于處理傳感模塊采集的信號(hào)以及完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的功能，一個(gè)無線電收發(fā)模塊用于通信和一個(gè)電源模塊為傳感器的各種操作提供能量。現(xiàn)有的技術(shù)方案，從特殊場(chǎng)景應(yīng)用中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出發(fā)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)大致的四個(gè)階段：1.大量的傳感器節(jié)點(diǎn)被隨機(jī)散布在目標(biāo)監(jiān)測(cè)區(qū)域；2.對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)劃；3.在數(shù)據(jù)收集過程中，需要每個(gè)傳感器采集到的有效數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確的傳回節(jié)點(diǎn)和基站；4.傳感器節(jié)點(diǎn)采集大量的、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。以上的技術(shù)方案存在如下限制條件：1.電源受限：由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常被配置于偏遠(yuǎn)地區(qū)或是工作人員較難到達(dá)的自然環(huán)境中，因此傳感器節(jié)點(diǎn)中的電源不易更換。而傳感器節(jié)點(diǎn)的體積較小，從而無法為之配備大型的能源供應(yīng)裝置。2.處理能力受限：由于體積的限制，處理單元采用微型處理器再加上傳感器節(jié)點(diǎn)的電源受限，因此處理器的處理能力有限。傳感器節(jié)點(diǎn)無法運(yùn)行大型的應(yīng)用程序和處理大量的應(yīng)用數(shù)據(jù)。3.存儲(chǔ)能力受限：在體積、電源受限的前提下，傳感器節(jié)點(diǎn)采用容量較小的微型處理器存儲(chǔ)少量的感應(yīng)數(shù)據(jù)和短小的應(yīng)用程序。4.通信距離受限：傳感器節(jié)點(diǎn)采用無線電進(jìn)行通信。在理想狀態(tài)下其通信范圍半徑為r的圓(r為最大通信距離)，在通信范圍內(nèi)的所有傳感器節(jié)點(diǎn)都能相互通信。由于通信距離越大，能耗越大，因此傳感器節(jié)點(diǎn)的能量受限導(dǎo)致其通信距離受限。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限且一般沒有能量補(bǔ)充，因此路由協(xié)議需要高效利用能量。能耗主要體現(xiàn)在采集、通信和數(shù)據(jù)處理這幾方面，而能量損耗的關(guān)鍵在網(wǎng)絡(luò)層通信。路由協(xié)議是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)層的核心技術(shù)，節(jié)點(diǎn)只能獲取局部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，路由協(xié)議要能在局部網(wǎng)絡(luò)信息地基礎(chǔ)上選擇合適的路徑。傳統(tǒng)的路由協(xié)議不能直接用于傳感器網(wǎng)路，而針對(duì)MANET設(shè)計(jì)的組網(wǎng)和通信協(xié)議一般不適合于傳感器網(wǎng)絡(luò)。1.傳統(tǒng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是高質(zhì)量服務(wù)，缺少對(duì)節(jié)能方面的考慮，而傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的主要涉及目標(biāo)是降低能源損耗，提高網(wǎng)絡(luò)生命周期，考慮的性能指標(biāo)不一致。傳統(tǒng)路由協(xié)議并不適用。2.傳統(tǒng)協(xié)議以最短路徑或最小延遲為優(yōu)化目標(biāo)，必然導(dǎo)致通往匯集節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵路徑上節(jié)點(diǎn)能量迅速耗盡，縮短網(wǎng)絡(luò)生命周期，同時(shí)拓?fù)渥兓^快，不符合路由協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)。3.傳統(tǒng)協(xié)議在全局范圍內(nèi)達(dá)到路由收斂的要求會(huì)導(dǎo)致計(jì)算能力有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)載過重，同樣的使得某些節(jié)點(diǎn)過早耗盡能量，不利于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。4.針對(duì)MANET提出的組網(wǎng)和通信協(xié)議，一般也不適合于傳感器網(wǎng)絡(luò)。

綜上所述，傳統(tǒng)的路由協(xié)議缺少對(duì)節(jié)能方面的考慮，而且擴(kuò)展性也達(dá)不到傳感器網(wǎng)路的要求，傳統(tǒng)路由協(xié)議不能適用；通往匯集節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵路徑上節(jié)點(diǎn)能量迅速耗盡；有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)載過重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能量異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇首選舉及其輪換方法，旨在解決傳統(tǒng)的路由協(xié)議缺少對(duì)節(jié)能方面的考慮，而且擴(kuò)展性也達(dá)不到傳感器網(wǎng)路的要求，傳統(tǒng)路由協(xié)議不能適用；通往匯集節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵路徑上節(jié)點(diǎn)能量迅速耗盡；有限的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)載過重的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種能量異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇首選舉及其輪換方法，大致分為啟動(dòng)階段和穩(wěn)定階段，在啟動(dòng)階段，傳感器節(jié)點(diǎn)選擇隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)小于閾值T(n_i)的節(jié)點(diǎn)作為簇頭，在穩(wěn)定階段，節(jié)點(diǎn)持續(xù)采集數(shù)據(jù)并向簇頭傳輸，簇頭將該簇中的節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后發(fā)送到sink節(jié)點(diǎn)。由于各節(jié)點(diǎn)能量不同，閾值T(n_i)也不同，每一輪采用簇頭輪轉(zhuǎn)的方法選取簇頭。所述能量異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇首選舉及其輪換方法包括以下步驟：

步驟一，簇首選取階段，對(duì)于初始能量不同的節(jié)點(diǎn)，生成的閾值T(n_i)也不同，處于活躍狀態(tài)的傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)生成0-1之間的隨機(jī)數(shù)，如果這個(gè)數(shù)小于其相應(yīng)的閥值T(n)，則該節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為簇首；

步驟二，簇的建立階段，簇首節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生后，主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)廣播這一消息；未被選擇作為簇首的傳感器節(jié)點(diǎn)選擇最優(yōu)簇首，并發(fā)送加入該簇的請(qǐng)求信息；簇首收到請(qǐng)求后，將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為簇內(nèi)成員；簇形成后，簇首通過廣播方式告知為簇內(nèi)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)TDMA通信時(shí)隙；只有在屬于自己的時(shí)隙內(nèi)，成員節(jié)點(diǎn)才可以向簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟三，傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段，用于聚集和處理數(shù)據(jù)，路由數(shù)據(jù)；節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。

進(jìn)一步，所述步驟二具體包括：

(1)在每一輪中選舉P_optN個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)，其中P_opt為優(yōu)化簇頭比例，也是加權(quán)概率，N是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的總結(jié)點(diǎn)數(shù)；第n_i個(gè)節(jié)點(diǎn)由下面的閾值T(n_i)(概率門限)，來決定是否成為簇頭節(jié)點(diǎn)：

其中，r為當(dāng)前的輪數(shù)，G為在最近輪中沒有成為簇頭的節(jié)點(diǎn)集合；每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會(huì)輪流成為消耗能量較多的簇頭節(jié)點(diǎn)；

E₀表示普通節(jié)點(diǎn)的初始能量，a₁,a₂,...,a_n分別表示n種特殊節(jié)點(diǎn)所占的比例，b₁,b₂,...,b_n分別表示特殊節(jié)點(diǎn)初始能量超過普通節(jié)點(diǎn)初始能量的倍數(shù)；

a₁N,a₂N,...,a_nN個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)的初始能量分別為E₀(1+b₁),E₀(1+b₂),...,E₀(1+b_n)，剩下的(1-a₁-a₂,...-a_n)N個(gè)普通節(jié)點(diǎn)的初始能量為E₀(1+b_n)；

多級(jí)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)總的初始能量為：

假定N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)均勻分布在一個(gè)半徑為A的圓形區(qū)域，sink節(jié)點(diǎn)位于區(qū)域中間，每一輪向簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中所耗的總能量為：

其中，l為簇頭數(shù)，E_elec表示運(yùn)行傳輸電路或者接收電路時(shí)每比特?cái)?shù)據(jù)所消耗的能量，E_DA為簇頭執(zhí)行數(shù)據(jù)融合的代價(jià)，為簇頭到sink節(jié)點(diǎn)的平均距離，為簇成員節(jié)點(diǎn)到簇頭節(jié)點(diǎn)的平均距離，ε_ampd⁴_sink和為放大器消耗的能量。

計(jì)算得到

對(duì)E_round關(guān)于l求偏導(dǎo)，并令該偏導(dǎo)數(shù)為0，則最優(yōu)的簇頭數(shù)為

得到網(wǎng)絡(luò)在每一輪消耗的能量總數(shù)E_round。同時(shí)，

網(wǎng)絡(luò)的初始總能量E_total已知，R_total為網(wǎng)絡(luò)生命周期的估計(jì)值，也可得到

R_tatal＝E_total/E_round

對(duì)這n+1種節(jié)點(diǎn)按照其初始能量取不同的加權(quán)概率P_i：

(2)節(jié)點(diǎn)i在第r輪的當(dāng)前能量E_i(r)來選取其簇頭輪轉(zhuǎn)周期T_i，表示網(wǎng)絡(luò)在第r輪的平均能量，以作為參考能量與節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前能量E_i(r)作比較，得到：

其中，P_opt為優(yōu)化簇頭比例；

第r輪后網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均能量為：

代入計(jì)算得到加權(quán)概率H_i(r)；

得到各節(jié)點(diǎn)的概率門限。

本發(fā)明提供的能量異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇首選舉及其輪換方法，簇的建立階段，只有在屬于自己的時(shí)隙內(nèi)，成員節(jié)點(diǎn)才可以向簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，保證了簇中的通信不出現(xiàn)沖突；傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段，用于聚集和處理數(shù)據(jù)，路由數(shù)據(jù)；節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，這樣不僅可以減少冗余數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)提高傳輸可靠性。

本發(fā)明在保證WSN數(shù)據(jù)傳輸可靠性的同時(shí)，提高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載整體的均衡度，有效減少數(shù)據(jù)冗余和降低節(jié)點(diǎn)能量損耗，從而延長了WSN的工作壽命；綜合了傳感器技術(shù)、嵌人式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種監(jiān)測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)險(xiǎn)，數(shù)據(jù)通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端，從而實(shí)現(xiàn)人們研究自然界的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的能量異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇首選舉及其輪換方法流程圖。

圖2和圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的與LESCH算法的對(duì)比示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的能量異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的簇首選舉及其輪換方法包括以下步驟：

S101：簇首選取階段，對(duì)于初始能量不同的節(jié)點(diǎn)，生成的閾值也不同，處于活躍狀態(tài)的傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)生成0-1之間的隨機(jī)數(shù)，如果這個(gè)數(shù)小于其相應(yīng)的閥值T(n)，則該節(jié)點(diǎn)當(dāng)選為簇首；

S102：簇的建立階段，簇首節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生后，主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)廣播這一消息；未被選擇作為簇首的傳感器節(jié)點(diǎn)選擇最優(yōu)簇首，并發(fā)送加入該簇的請(qǐng)求信息；簇首收到請(qǐng)求后，將節(jié)點(diǎn)設(shè)置為簇內(nèi)成員；簇形成后，簇首通過廣播方式告知為簇內(nèi)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)TDMA通信時(shí)隙；只有在屬于自己的時(shí)隙內(nèi)，成員節(jié)點(diǎn)才可以向簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)；

S103：傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段，用于聚集和處理數(shù)據(jù)，路由數(shù)據(jù)；節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。

在步驟S102中具體包括：

網(wǎng)絡(luò)中共有N個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)均勻分布在一個(gè)半徑為A的圓形區(qū)域內(nèi)，簇覆蓋的區(qū)域大小是限制在半徑為r的區(qū)域內(nèi)，即在簇頭通信半徑r內(nèi)的節(jié)點(diǎn)才能成為此簇成員。

假設(shè)傳感器網(wǎng)絡(luò)具有如下性質(zhì):

a)傳感器節(jié)點(diǎn)是固定不動(dòng)的。

b)Sink節(jié)點(diǎn)部署在區(qū)域A×A以外的一個(gè)固定位置，并且Sink節(jié)點(diǎn)是唯一的。

c)部署后網(wǎng)絡(luò)不需要人為維護(hù)。

d)傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)是能量異構(gòu)的。

e)傳感器節(jié)點(diǎn)在其他節(jié)點(diǎn)的直接通信范圍內(nèi)，并且可以直接和Sink節(jié)點(diǎn)通信。

f)節(jié)點(diǎn)位置具有隨機(jī)性，且沒有裝備GPS，也不能通過測(cè)量的方法知道其具體位置。

本發(fā)明是在同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)簇首路由算法的基礎(chǔ)上得到的。

同構(gòu)時(shí)，為了在所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中平衡負(fù)載，在每一輪中選舉大約PN個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)，其中P為優(yōu)化簇頭比例，在這里也是加權(quán)概率。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)由下面的概率門限來決定是否成為簇頭節(jié)點(diǎn)：

其中，r為當(dāng)前的輪數(shù)，G為在最近輪中沒有成為簇頭的節(jié)點(diǎn)集合；每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會(huì)輪流成為消耗能量較多的簇頭節(jié)點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)中包含普通節(jié)點(diǎn)(Normal node)和n種特殊節(jié)點(diǎn)(Special node)，它們具有不同初始能量。

設(shè)E₀表示普通節(jié)點(diǎn)的初始能量，a₁,a₂,...,a_n分別表示n種特殊節(jié)點(diǎn)所占的比例，b₁,b₂,...,b_n分別表示特殊節(jié)點(diǎn)初始能量超過普通節(jié)點(diǎn)初始能量的倍數(shù)。

a₁N,a₂N,...,a_nN個(gè)特殊節(jié)點(diǎn)的初始能量分別為E₀(1+b₁),E₀(1+b₂),...,E₀(1+b_n)，剩下的(1-a₁-a₂,...-a_n)N個(gè)普通節(jié)點(diǎn)的初始能量為E₀(1+b_n)。

多級(jí)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)總的初始能量為：

對(duì)這n+1種節(jié)點(diǎn)按照其初始能量取不同的加權(quán)概率P_i：

特殊節(jié)點(diǎn)成為簇頭的輪數(shù)要小于普通節(jié)點(diǎn)，使得特殊節(jié)點(diǎn)作為簇頭的機(jī)會(huì)大于普通節(jié)點(diǎn)成為簇頭的機(jī)會(huì)。

首輪數(shù)據(jù)傳輸完成，進(jìn)入下一輪。

經(jīng)過第一輪部分節(jié)點(diǎn)的能量發(fā)生改變，還需要參考各節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前能量情況重新計(jì)算新的加權(quán)概率H_i(r)。

本發(fā)明基于節(jié)點(diǎn)i在第r輪的當(dāng)前能量E_i(r)來選取其簇頭輪轉(zhuǎn)周期T_i。由于節(jié)點(diǎn)具有不同的當(dāng)前能量，高能量節(jié)點(diǎn)的加權(quán)概率H_i(r)應(yīng)該比低能量節(jié)點(diǎn)的大，才能使網(wǎng)絡(luò)均勻地消耗能量以延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期。

設(shè)表示網(wǎng)絡(luò)在第r輪的平均能量，以作為參考能量與節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前能量E_i(r)作比較，得到：

其中，P_opt為優(yōu)化簇頭比例。

節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前能量E_i(r)可以直接測(cè)得，而平均能量不易得到，需要進(jìn)行估計(jì)。

假定sink節(jié)點(diǎn)位于圓形區(qū)域中間，要向簇頭發(fā)送k比特的數(shù)據(jù)，在每一輪消耗的能量為：

其中，l為簇頭數(shù)，E_elec表示運(yùn)行傳輸電路或者接收電路時(shí)每比特?cái)?shù)據(jù)所消耗的能量，E_DA為簇頭執(zhí)行數(shù)據(jù)融合的代價(jià)，為簇頭到sink節(jié)點(diǎn)的平均距離，為簇成員節(jié)點(diǎn)到簇頭節(jié)點(diǎn)的平均距離，ε_ampd⁴_sink和為放大器消耗的能量。

計(jì)算得到

對(duì)E_round關(guān)于l求偏導(dǎo)，并令該偏導(dǎo)數(shù)為0，則最優(yōu)的簇頭數(shù)為：

得到網(wǎng)絡(luò)在每一輪消耗的能量總數(shù)E_round。

網(wǎng)絡(luò)的初始總能量E_total已知，那么網(wǎng)絡(luò)生命周期的估計(jì)值也可得到：

R_tatal＝E_total/E_round；

理想情況下每個(gè)節(jié)點(diǎn)在每一輪消耗的能量大致相同，第r輪后網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均能量為：

代入計(jì)算得到加權(quán)概率H_i(r)。

代入，得到各節(jié)點(diǎn)的概率門限。

為保證傳感器節(jié)點(diǎn)簇頭不會(huì)因通信負(fù)載過重而死亡，設(shè)置簇頭的剩余能量閾值為E_min，當(dāng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前能量小于閾值時(shí)，不再參與簇頭的選取。

本發(fā)明的步驟S104具體包括：

簇形成后，進(jìn)入穩(wěn)定階段，穩(wěn)定態(tài)操作由若干個(gè)時(shí)間幀組成。

每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)在各自的簇中充當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)調(diào)員和控制中心作用，簇頭節(jié)點(diǎn)為避免簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸沖突，使用時(shí)分復(fù)用策略依次接收簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)包。

簇頭節(jié)點(diǎn)將簇內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工如數(shù)據(jù)融合，集中計(jì)算等，接著將加工后的數(shù)據(jù)發(fā)送給某個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，該網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)進(jìn)行再加工后再傳輸?shù)絪 ink節(jié)點(diǎn)。

數(shù)據(jù)融合的步驟具體包括：

在每一個(gè)簇中選出一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)作為該簇的融合節(jié)點(diǎn)，即簇頭；

確定所述網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合方式，包括：

(1)層內(nèi)數(shù)據(jù)融合。層內(nèi)數(shù)據(jù)融合是該層的每一個(gè)簇頭接收到該簇中的傳感器采集到的所有信息，而進(jìn)行的數(shù)據(jù)融合；

(2)層間數(shù)據(jù)融合。層間數(shù)據(jù)融合是該層的融合節(jié)點(diǎn)接收到其他層傳輸?shù)乃行畔?，而進(jìn)行的數(shù)據(jù)融合；

確定網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方式，包括：

每一個(gè)簇中的傳感器都將其所采集到的信息熵傳輸給所述簇的融合節(jié)點(diǎn)；

每一個(gè)簇的簇頭把所述層內(nèi)數(shù)據(jù)融合和所述層間數(shù)據(jù)融合后的信息傳輸給比包括所述簇所在的層距離sink節(jié)點(diǎn)更近的層的融合節(jié)點(diǎn)；

每一個(gè)所述層的融合節(jié)點(diǎn)只有完成所述層內(nèi)數(shù)據(jù)融合和所述層間數(shù)據(jù)融合后才繼續(xù)傳輸所述數(shù)據(jù)融合后的信息；

所述數(shù)據(jù)融合后的信息熵最后傳輸?shù)剿鰠R聚節(jié)點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。