1.一种基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法,其特征在于,该基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法包括以下步骤:步骤一,网络初始化配置;
步骤二,上位机中间件构建WSN环境模型;
步骤三,上位机中间件分析模拟信息;
步骤四,运行期间簇头变化。
2.如权利要求1所述的基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法,其特征在于,在步骤一中,网络初始化的配置中采用WSN网络部署算法。
3.如权利要求2所述的基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法,其特征在于,WSN网络部署算法具体步骤为:网络在部署后,基站汇聚节点向全网广播初始化信息,各节点计算所有其相对坐标发回基站‘其中Nreceive为节点接收到信号的强度,Nsend为节点发出信号的强度,r为节点通信半径;
其中x是临近未知节点位置,ei该第i节点的位置,ai是一个常数,si是接收到的信号强度。
4.如权利要求1所述的基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法,其特征在于,在步骤二中,将计算结果连同节点能量值发送回汇聚节点,数据融合后发送回基站,基站数据融合后发给上位机中间件得到相对坐标后,构造出虚拟的封闭区域模型。
5.如权利要求1所述的基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法,其特征在于,在步骤四中,运行期间簇头变化具体步骤为:第一步,中间件执行簇头选择分析算法,尽量绕开可能导致“空洞”的区域采用障碍物的预测法;从而提前使数据包绕开空洞边界内的节点,减少空洞发生的概率,提高通信分组到达率,最后用模拟退火算法进行候选节点优化;
第二步,如果没有邻近节点可以绕过,必须选择处于导致空洞的区域的节点,则使该区域的节点尽量只担当一次簇头;
第三步,分簇算法执行完以后,如果没有邻近节点可以绕过,必须选择处于导致空洞的区域的节点,则使该区域的节点尽量只担当一次簇头,中间件在模拟WSN中执行LEACH算法,将其模拟出的簇头标记为候选簇头,将分析出的NLOS节点,能量大于阈值的候选簇头指定成为簇头,从而规避了热区与NLOS,由基站进行全网广播任命簇头;
第四步,当簇头节点检测到自身剩余能量达到能量阈值则向基站发送消息MSG_CLUSTER_EMPTY,基站计算机执行算法重新分析封闭区域模型和能量选择算法,并选出替代簇头;
第五步,基站向全网广播免除原发送ID的簇头将其降级为普通节点,并任命新选出的预选簇头;
第六步,如果簇头由于物理原因突然死亡,基站在一个通信周期内没有收到该簇头来的数据包,则发送MSG_ISALIVE信息给该簇头,若在一个给定时间段没有收到该簇头发来的MSG_ALIVE信息和ID,则在该分簇的局部封闭空间的模型区域内分析并任命新选出的簇头;
第七步,当该WSN网络中内加入新节点或者已存在的节点离开、节点移动,只需发送MSG_JOIN或者MSG_LEAVE、MSG_MOVE消息以及ID给基站计算机,基站计算机自动重新构建该节点的局部封闭空间的模型,并且根据实际情况判断是否重选该局部的簇头。
6.如权利要求5所述的基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法,其特征在于,在第三步中,障碍物的预测法的具体算法为;
定义:假设a,b,c为3个相邻节点,其中RSSIab(a节点与b节点之间的信号强度),RSSIac(a节点与c节点之间的信号强度),RSSIbc(b节点与c节点之间的信号强度)。
解此齐次线性方程组,可以得出a,b,c三个邻居节点间的通信距离;
根据三角形特性,如果L1>L2+L3,即两边之和小于第三边。则表示a节点与b节点之间可能存在障碍。
7.如权利要求5所述的基于主动规避热区和NLOS的无线传感器网络分簇方法,其特征在于,在第三步中,模拟退火算法进行候选节点优化的步骤为:覆盖区域Coverage(Fa)中的Fa为:2
Fa=1-exp(-Nd×π×Rn),Fa∈[0,1]
其中:Nd=节点密度,π=3.14,Rn为节点通信半径。