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申请/专利权人：沈阳化工大学

摘要：本发明基于方形最优规模双簇头无线传感器网络分簇路由方法，涉及一种降低网络能耗分簇路由方法，本方法用于方行监测区域，根据节点数量、与中继转发节点之间的距离等因素确定簇首最佳规模，在簇首选举过程中，对LEACH协议方法中的簇头选举阈值公式加以优化，结合距离、节点消耗所剩能量和节点密度条件与随机生成数比较，普通节点以能量为限制的竞争半径动态入簇，完成簇群建立后竞选副簇头，分担主簇头数据收集与融合能量消耗，并转发给簇头；簇间路由阶段，簇头以多跳与单跳方式传输数据，中转节点能量、位置选取能提高簇间数据传输的效率。通过实验分析，该方法能够促进监测区域网络的寿命，有效降低网络能量能耗。

主权项：1.基于方形最优规模双簇头无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，所述方法包括双簇头下最优簇首规模、簇首选取、簇的形成、副簇首的选取、簇间路由；用M*Mm2方形的网络监测模型，假设模型内部署的节点是均匀分布，分成K个簇集团，将N个节点平均的分布在K个簇集团，由能耗模型可知系统内能量总消耗由三类节点所产生，即普通节点、副簇头、主簇首，并假设所有数据传播都在阈值d0范围之内；a.确定最优簇首数Kopt： 式中EELEC为收发1比特的数据能量消耗，εfs自由空间模型的能量损耗系数，EDA为1bit数据进行融合所需要的能量消耗；从最终的式8可以看出，最优簇首数Kopt的确定与M、N、EELEC、EDA、d0有关，当初始化参数之后需计算出双簇头通信下的最佳簇首规模数，即可提高网络部署的容错性；b.簇首选取：p为最佳簇首规模比例，U的计算公式为13： 式中，α，β，γ为控制函数得权重系数，α+β+γ＝1，可以通过三个权重系数来改变节点能量、节点与基站距离、邻居节点数量的比重；Eir表示当前节点的能量；Eavgr表示节点能量平均值；dmax解释为节点与基站距离最远的节点的距离；dmin解释为节点与基站距离最近的节点的距离；di解释为当前节点与基站的距离值；c.簇的形成：簇头发布入簇信息公告，节点接收到入簇数据信息根据竞争半径选择入簇，向接收到的簇头发送入簇请求，需等待簇头回应方可入簇；对于同时接收到多个簇头广播入簇消息的节点，根据距离能量函数判断，根据函数值发送入簇请求；距离能量函数如下： 式中，a1和a2为权重因子，a1+a2＝1；ECHres代表簇头节点能量，dBStoi代表节点与基站的距离，dCHtoi代表节点与簇头的距离；E0表示初始能量；d.副簇首的选取：簇群建立完成，接下来在每一个簇群内进行副簇头的选取，副簇头为了分担单独簇头的能量消耗，来提高整个簇群内、簇群与簇群之间以及簇头与基站之间的能量利用率最高化；每一个簇群内部都要在簇头以外的节点中，竞选出能量最优，簇头与其距离最优的节点，为副簇头；e.簇间路由设计：采用方形区域进行双簇头转发数据，副簇头汲取簇群内其余节点信息，并进行数据的融合和冗余，最后将数据最简洁最准确的信息传个簇群内头节点。

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