無線傳感器網絡自組織分簇算法

成堃

摘要：為優化無線傳感器網絡目標跟蹤的簇和簇之間的轉換，控制節點間能量消耗，本文提出一種新的分簇算法。算法通過計算節點與原簇頭的距離及該節點對于跟蹤目標與原簇頭的夾角，自組織的形成下一簇，在此過程中不用維護鄰居表，亦無中央控制。仿真結果表明，本算法能夠降低節點的計算復雜度，提高分簇的成功率，有效實現大規模區域的wsN跟蹤。

關鍵詞：跟蹤；自組織；分簇；WSN

無線傳感器網絡在野生動物跟蹤、戰場信息采集等領域應用倍受關注。由于應用場合的限制，網絡節點一般由電池來供電，一般很難進行能量再補給，故能量的高效利用一直是WSN面臨的一個重要挑戰。針對目前動態分簇存在算法復雜，預測不準確等諸多問題，本文提出了一種自組織的動態分簇算法，算法給出了考慮3個參數的綜合權值計算方法，節點計算下個簇形成時成為簇頭的權值大小，并建立權值與等待時間的對應關系，使權值最大的節點成為下一跳簇頭。在提高了分簇成功率的同時降低了能量消耗，最后給出了算法的仿真對比及分析。

一、自組織動態分簇算法

1.系統構建

系統由M個均勻部署的相同傳感器節點和一個位于網絡外部的基站構成，節點連通度不小于5。網絡初始化時，由GPS或一定算法計算出節點的坐標。設置高、中、低三檔通信半徑，這樣可以根據目標移動速度調整分簇大小。節點能量分100檔，初始能量為100，當節點能量低于20（該閾值可根據實際情況調整）時無法再競爭成為簇頭，但仍具有感知和通信的功能。簇內節點感知距離固定，簇外節點依照算法自行調整感知范圍。每個節點都能感知與目標的距離和角度，并具有數據傳輸、計算和存儲的能力。簇內節點單跳通信，簇頭節點接受到數據后計算目標的位置，按照相關路由機制再轉送到基站。