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申请/专利权人：齐齐哈尔高等师范专科学校

摘要：本发明公开一种基于洋流模型的势博弈水下传感器网络非均匀分簇方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、选取候选簇头；步骤二、确定最终簇头；步骤三、普通节点入簇；步骤四、簇间路由选择。该方法采用基于竞争时间的簇头选举方式，通过综合考虑剩余能量和节点密度对竞争时间的影响来决定广播时间；通过定义竞争半径函数，使距离基站更近的簇群规模更小；构造基于势博弈的节点入簇模型，当该模型达到纳什均衡状态时，得到最优簇群划分方式，完成节点入簇；在簇间路由选择阶段，采用基于深度与能量的簇间数据转发机制，根据邻居簇头的深度和剩余能量决定各个邻居簇头的转发概率，选出最优传输路由。本发明可以有效均衡节点能耗，延长网络寿命。

主权项：1.一种基于洋流模型的势博弈水下传感器网络非均匀分簇方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤一、候选簇头的选取1水下传感器节点i取值区间0，1之间的随机数μ；2计算节点i的阈值函数Ti；3比较节点i的阈值函数Ti与随机数μ的大小。如果该节点阈值函数Ti的值比随机数μ大，则作为此轮的候选簇头，否则作为此轮的普通节点；步骤二、最终簇头的确定1计算候选簇头i的竞争时间tcompi；2当候选簇头i内部计时器达到竞争时间tcompi时，候选簇头计算其竞争半径Rcompi，并在竞争半径区域内广播竞选为簇头的消息；3在竞选时间内，若候选簇头在发送竞争消息前收到其他簇头的竞选消息，则该簇头直接放弃竞选；若候选簇头在发送竞争消息后才收到其他候选簇头的竞选消息，则通过比较接收消息中所有其他候选簇头的竞争时间，选择竞争时间最小的候选簇头成为最终簇头，其他节点退出竞选；步骤三、普通节点入簇1计算节点位置a、将整个网络运行时间划分为多个相等的时间片T1，一个时间片即为网络运行一轮的时间。设网络生命周期为T，网络初始化时间为Tinit，则T＝Tinit+kT1，其中k表示网络运行轮数；b、假设每轮节点位置不发生改变，在部署节点时通过GPS定位的方式节点i获取自身的二维初始坐标Xi0，Yi0；c、在第k轮估计节点i位置时，根据洋流模型计算节点i在x轴和y轴方向上的估计速度Vx_ik和Vy_ik及其坐标Xik和Yik；d、节点i通过压力传感器获取自身的深度信息Zik，从而得到节点的三维水下位置坐标Li＝Xik，Yik，Zik；2发现邻居节点a、每个簇头CHk以自身最大功率向最大竞争半径Rcomp内的邻居节点广播信息包其中，为簇头CHk的唯一标识；为簇头CHk的位置坐标；b、当节点j接收到簇头CHk的消息包时，发送给簇头CHk消息包ACK_MSG＝{IDj，Lf，pCHk，j}。其中，IDj为节点j的编号；pCHk，j为CHk到j的发射功率；c、簇头CHk在收到邻居节点消息包后将节点j的信息添加到邻居集合中；d、生成簇头CHk的可选功率策略集其中m为簇头CHk通信范围内邻居节点的数量；3计算簇头最大收益值a、将簇头CHk的功率策略集按从大到小的顺序排序；b、簇头从策略集中按照功率的大小依次选择发射功率，若簇头以较小的发射功率得到了较大的收益值，则簇头选择此时的发射功率，并更新邻居集合。此时簇头无需再次调整功率而获得更大的收益从而达到纳什均衡，即簇头CHk选择的策略为4确定簇头邻居节点a、各个簇头选择使自身收益最大的发射功率；b、各个簇头在取得最大收益的发射功率通信范围内广播成为簇头的消息，普通节点根据接收的消息选择簇头加入构成簇群；步骤四、簇间路由的选择1所有簇头节点在通信范围内广播消息数据包，内容包括簇头的ID标识、深度和剩余能量；2所有簇头节点接收邻居簇头的消息数据包，并且存储到本地中；3接收到邻居簇头的消息数据包后，根据消息中的邻居簇头深度信息和自身的深度信息计算深度差Δdk＝do-dk；4若深度差小于阈值，则簇头直接丢弃该数据包；若深度差不小于阈值，则计算概率转发函数值；5每个簇头取0，1之间的随机数。如果概率转发函数值比随机数大，则该邻居簇头选择该簇头的数据包；6下一跳簇头节点重复3到6，直到将该数据包成功发送至基站。

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