无线传感器技术在各行各业的成功应用,使得无线传感器网络已然成为信息时代中不可代替的一项技术,被广泛应用于生物医疗、环境监控以及军事侦查等诸多领域。许多微小的传感器节点通过自组织方式形成数据共享的网络,即无线传感器网络。为了保证可以监测到网络中的所有区域,节点一般均匀分布。每个传感器节点具有存储、通信和计算能力,但是能量却有一定的限制。因此研究更加节能、更加高效的网络协议成为传感器技术中的重中之重。分簇协议可以有效地平衡节点能耗,此外,引入可移动的sink节点可以避免数据传输的能量损耗,进一步减少能耗。本文首先提出针对非均匀分簇协议(Energy-Efficient Unequal Clustering,EEUC)的改进算法,优化其竞争半径计算公式,并且提出一种基于最短偏移量的多跳传输方法;然后引入移动sink,在分簇的基础上规划移动sink的移动轨迹。主要体现在以下两个方面:(1)本文所提方法首先根据传感器能耗模型推导出非均匀分簇的最优簇头数,然后优化了EEUC竞争半径公式,选择候选簇首时,将随机值和能量作为权重。同时对簇间信息传输提出一种基于最短偏移量的多跳方式。实验结果表明,本文提出的基于EEUC改进的分簇路由协议平衡了节点能耗,延长了网络寿命。(2)本文所提的基于密度的噪声空间聚类算法(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)的移动sink数据收集路径规划方法,首先通过DBSCAN聚类算法将传感器网络分成几个大簇,然后再在大簇内分成若干个小簇;大簇内的若干个小簇簇首按照距离远近的顺序形成簇首节点序列,在一个大簇内移动sink节点根据簇首节点序列的顺序进行数据收集。在大簇间通过计算每个大簇的优先级来选择下一个大簇作为移动sink的移动目标,优先级公式综合考虑了数据的价值以及距离因素。实验结果表明算法所形成的移动sink数据收集路径的距离相比K最邻近算法(K-Nearest Neighbor,K-NN)有所减少,同时降低了数据收集的时延。
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