1.一种无线异质通信网的节能组建与传输的路由方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、构建系统模型，包括网络模型和能耗模型；

步骤二、建立通信约定，生成可拓展性分区，可拓展性分区包括分区角度和层间距的确定；

步骤三、在前期搭建的模型基础上，实现节点组网；

步骤四、节点间根据路由规则进行数据通信传输。

2.根据权利要求1所述的一种无线异质通信网的节能组建与传输的路由方法，其特征在于，步骤一具体过程为：(1)网络模型

不失一般性的将监测区域虚拟为一个以sink为中心的监测区域I，引入同心圆环模型将场景划分为N层，每个层均匀地划分成M个分区，其中N，M∈N+；

以C0，C1，...，CN为网络层次编号；以I(n，m)表征第n层的第m个分区；C0层作为“热区”，不进行分区，该层内节点直接与sink通信；约定C0，C1，...，CN的层间距分别为R0，R1，...，RN，且存在Rk≤Ro，k＝1，2，...，N；

给定S个传感器节点 随机布置在I内， 表示节点的极

坐标位置，通信距离r＝{ri|ri∈(rmin，rmax)}，以层间距的最大跨度R0为参考，节点通信距离ri满足rmin≥2Ro；作为多级能量异构传感器网络，μ的初始能量Ei，以每个节点μ的能量增益倍数 表征能量的差异，则设立 其中E0为基准能量；

(2)能耗模型

采用无线通信能量消耗模型，即μi向距离为d的邻居μneighbor传输l bit数据时的发送能耗为：节点μneighbor接收l bit数据能耗为：

ERX(l)＝lEelec  (2)

融合l bit数据能耗为：

Ec＝lEDA  (3)

其中，Eelec、EDA分别为收发和融合单位比特数据的能耗；εfs和εmp分别为自由空间和多径衰落模型下的信号传输能耗系数；d0为传输能耗模型切换阈值，取参考值

3.根据权利要求1所述的一种无线异质通信网的节能组建与传输的路由方法，其特征在于，步骤二具体过程为：在不等间距的监测区域I中层内的分区划分能够控制单簇的跨度规模；对于给定层而言，约定单个分区的角度θk范围则能够调控每一层中簇群数量；其次，层间距的大小需进一步量化确定，以保证簇间通信；上述要求描述为如下3个通信约定：i近“热区”通信约定：给定节点 应满足

ii簇内通信约定：给定节点 受其簇首 应满足

iii簇间通信约定：给定邻层簇首节点 簇首节点

k≥1，应满足

可见，约定i保证了sink与其附近节点直传通信，具有的最大工作能力和效率；约定ii和iii则确保在组网过程中簇架构的整体稳定和持续工作；

步骤1分区角度的确定

分区角度能够决定每一层簇的数量和架构，应保证簇群分布结构均匀，数量足而不冗余；层面积相对较小，节点数量较少且靠近，作为数据多跳转发次数远大于外层节点，易负荷过大过早死亡，导致附近出现C0层作为“热区”，不进行分区；该层内的节点作为到sink的最后一跳中继，均标记为簇首，与sink直接通信；

对于非C0层而言，由于单个分区内节点间最大跨度距离，在几何图形中表现为该分区外圆环弦长 给定当前第Ck层中，任一扇形分区的弦长为其中， 为PkP′k所在圆半径，θk为PkP′k的弦夹角，即分区角度；由此可知，确定最佳分区的网络规划的本质，在几何上就是确定给定Ck层上的最佳扇形切分角θk的问题；

由于Ri≤R0，因此存在

为保证分区内通信约定ii，应满足：PkP′k≤rmin，可得θk与分区数目mk约束如下：因此，归纳θk和与mk取值规则如下：

①对于C1层， 即m1≥6；

②对于Ck层，k＞1，若θk-1与mk-1满足式(5)和(6)，令θk＝θk-1，分情况讨论如下：若存在PkP′k≤rmin，则θk＝θk-1，mk＝mk-1；

若存在PkP′k＞rmin，则 mk＝2mk-1；

其中，需要说明的是，在Ck层不满足约定ii的情况下，当 时，正弦反函数在此区间的导数呈减函数特性，且最大值小于2，此时 成立；因此更新Ck层中目 必然成立；

步骤2 Rk的确定

层间距Rk的确立，一方面，应保证C1层内簇首能与“热区”任一包括含sink在内的节点，另一方面保证在数据转发阶段，外层簇首节点能以最优通信路径顺利将数据向内层传送；

从而使整个网络能够正常稳定的运行；

①对于C1层，该层所在外环圆弧到sink的距离应保证在节点通信范围以内，则存在R1≤Ro②对于Ck层，k＞1，基于相邻层内分区角度θk与θk+1的关系差异，不失一般性，设给定Ck-1，Ck，Ck+1的分区角度分别满足相同或不同的2种情况：θk-1＝θk， 以Ck-1层内环弧到sink的半径AO和Ck层内环弧到sink的半径BO，连接AB构成ΔAOB；同理以Ck层内环弧到sink的半径CO和Ck+1层内环弧到sink的半径DO，连接CD构成ΔCOD；以ΔAOB和ΔCOD中的线段AB和线段CD分别作为为上述2种情况的邻层间顶角线段，即满足约定，AO与BO的夹角为CO与DO的夹角为θk；

当θk-1＝θk时，基于正弦定理与海伦公式，在ΔAOB中存在：当 时，在ΔCOD中，类似存在：

以C0、C1层作为核心层，又根据式(7)和(8)求解关于 的约束方程，两者结合可制定取值方案，即根据此方法可由内向外拓展计算到第Cn层的层间距Rn。

4.根据权利要求1所述的一种无线异质通信网的节能组建与传输的路由方法，其特征在于，步骤三具体过程为：在网络基础构建完成后，即监测区域I虚拟地区块划分和异构节点随机部署完毕；节点通过定位算法得到极坐标值，并根据分区划分的结果计算出自身所在的具体区块信息；广播自身信息，同一个分区的节点自动成簇；簇首节点通过多跳最小生成树向sink进行数据传输；

①节点定位分区

分区信息包含两个属性I(n，m).distance和I(n，m).angle，分别代表区域I(n，m)相对于sink的距离区间和角度区间；对于节点 除自身位置信息外，还包含所在层编号μi.layer和区块编号μi.area两个信息，当收到sink发送的分区信息请求MSG_location(sink，μi)时；若ρi∈I(n，m).distance且 成立，则分别将μi.layer＝n，μi.area＝m；而后将包含自身能量和分区的信息广播给邻居节点；

②簇首选举

各节点确定了自身所在分区后，单个分区内的节点形成一个簇并选举出一个簇首节点；考虑到簇首节点的汇总与转发负荷要求，因此综合簇内节点相互间的平均距离，以及节点的剩余能量两方面因素；将C0层作为“热区”范围，该层内的节点自动当选为簇首；Ck内节点 参与簇首竞争选举，k≥1，定义μi当选簇首的权重公式如下：其中：α为参数调节因子； 为第r轮簇内节点的平均剩余能量；Ei(r)为第r轮节点μi的剩余能量；Di(n_m)为节点μi到所在分区编号(n，m)内其他节点的距离和；Davg(n_m)为分区内各节点到其他节点的距离和的平均值；

对任意节点μi∈I(n，m)，若满足W(i)为该分区为最大值，则节点μi当选为该分区的簇首；当存在同一分区内两个节点的权值相等时，剩余能量高的节点优先当选；

③节点入簇

簇首μcluster广播一条包含所在分区编号的当选信息Header_MSG(n_m，μcluster)；r任意节点μi根据收到的Header_MSG(n_m，μcluster)判断是否入簇；具体流程：当μi在接收到信息Header_MSG(n_m，μcluster)后，先判断所在层级和区块级是否相同，若相同则将自身下一跳簇首标记为μcluster，并向其发送一条包含自身信息的sendJoin_MSG(μi)给μcluster，以确认自身的入簇；若有任一条件不相同，则继续等待，直到入簇为止。

5.根据权利要求1所述的一种无线异质通信网的节能组建与传输的路由方法，其特征在于，步骤四具体过程为：在数据传输阶段，簇内成员单跳通信，将采集到数据传输给簇首；簇首间以多跳的方式，选择一条最优路径将数据转发到sink；“热区”范围内的簇首作为最后一跳将数据直接传送到基站；根据网络的初始架构，为了保证数据中心汇聚性，如何选择下一跳的转发簇首尤为关键；

综合传输能耗、剩余能量、簇间通信距离及簇首和基站之间的距离作为权值参数，如式(10)所示，其中，δi，j表示簇头节点μi与μj相连的边权值；β为参数调节因子；ETX(l，di，j)为簇首节点μi与μj间传输数据所需的能耗；

权值δi，j的定义，保证了数据中心化汇聚的同时，降低了能耗，并保证近距簇首参与转发的概率；而节点在完成簇架构后，簇首节点μj广播带有位置和能量信息Route_MSG(Ej，μj)，对任意簇首节点μi收到此消息后，采用最小生成树算法计算簇首间的通信代价，能够找出向sink节点数据传输的最优路径，路由算法具体流程：当μi收到μj的路由请求信息Route_MSG(Ej，μj)后，计算两者δi，j值的大小，同时若自身处于C0层外，且自身层级大于μj的层级时，将自己的下一跳节点标记为μj；若自身处于C0层内，则将下一跳节点标记为sink；其他情况下，则一直等待，直到下一跳不为空值为止。