无线传感器网络自组织分簇算法

成堃

摘要：为优化无线传感器网络目标跟踪的簇和簇之间的转换，控制节点间能量消耗，本文提出一种新的分簇算法。算法通过计算节点与原簇头的距离及该节点对于跟踪目标与原簇头的夹角，自组织的形成下一簇，在此过程中不用维护邻居表，亦无中央控制。仿真结果表明，本算法能够降低节点的计算复杂度，提高分簇的成功率，有效实现大规模区域的wsN跟踪。

关键词：跟踪；自组织；分簇；WSN

无线传感器网络在野生动物跟踪、战场信息采集等领域应用倍受关注。由于应用场合的限制，网络节点一般由电池来供电，一般很难进行能量再补给，故能量的高效利用一直是WSN面临的一个重要挑战。针对目前动态分簇存在算法复杂，预测不准确等诸多问题，本文提出了一种自组织的动态分簇算法，算法给出了考虑3个参数的综合权值计算方法，节点计算下个簇形成时成为簇头的权值大小，并建立权值与等待时间的对应关系，使权值最大的节点成为下一跳簇头。在提高了分簇成功率的同时降低了能量消耗，最后给出了算法的仿真对比及分析。

一、自组织动态分簇算法

1.系统构建

系统由M个均匀部署的相同传感器节点和一个位于网络外部的基站构成，节点连通度不小于5。网络初始化时，由GPS或一定算法计算出节点的坐标。设置高、中、低三档通信半径，这样可以根据目标移动速度调整分簇大小。节点能量分100档，初始能量为100，当节点能量低于20（該阈值可根据实际情况调整）时无法再竞争成为簇头，但仍具有感知和通信的功能。簇内节点感知距离固定，簇外节点依照算法自行调整感知范围。每个节点都能感知与目标的距离和角度，并具有数据传输、计算和存储的能力。簇内节点单跳通信，簇头节点接受到数据后计算目标的位置，按照相关路由机制再转送到基站。