基于能量梯度和APIT网格的GPSR路由算法

摘要

本发明涉及一种基于能量梯度和APIT网格的GPSR路由算法，其特征在于：汇聚节点在平面直角坐标系X轴和Y轴上的位置为（1000,1000）；无线传感器节点组包括300个无线传感器节点（后简称“节点”），分别用Node(                                                )表示，=1,2,…,300；无线传感器节点组中有N个节点分布在400*400的事件区域中,事件区域在平面直角坐标系上对应的x轴和y轴范围分别为0～400和0～400。其改善热点路由造成的网络节点能耗不均的问题，通过预先设定节点能量阈值来减少全网节点死亡数，从而延长整个网络生命周期，提高数据传输效率。

主权项

基于能量梯度和APIT网格的GPSR路由算法，包括汇聚节点，无线传感器节点组，其特征在于：汇聚节点在平面直角坐标系X轴和Y轴上的位置为（1000,1000）；无线传感器节点组包括300个无线传感器节点（后简称“节点”），分别用Node()表示，=1,2,…,300；Node()随机分布在1000*1000的网络区域中，（）表示Node()在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标；无线传感器节点组中有N个节点分布在400*400的事件区域中,事件区域在平面直角坐标系上对应的x轴和y轴范围分别为0～400和0～400；无线传感器节点组中的300个节点和汇聚节点1的通信半径均为250；其具体的实现步骤如下：1）、对于无线传感器节点Node()，它的初始能量用表示，当前能量用表示，功率放大器的能耗用表示，自由空间消耗的能量用表示，发射电路消耗的能量用表示，=1,2,…,300；2）、汇聚节点1将自己在平面直角坐标系下的x轴和y轴坐标发送给无线传感器节点组中的300个节点，无线传感器节点组中300个节点记录汇聚节点的x轴和y轴坐标；3）、对于事件区域中N个节点，用表示，=1,2,…N，（）表示节点Event()在平面直角坐标系上的x轴坐标和y轴坐标；根据公式计算到汇聚节点1的距离表示,=1,2,…N；将()按照数值从小到大排序并形成所对应的点集队列Queue(l)，l=1,2,…,N；将Queue中Queue(1)作为目的节点，记该点为D，表示目的节点D在平面直角坐标系下的x轴坐标和y轴坐标；4）、将汇聚节点1作为其到目的节点D的查询路径R的起点，记为节点R(1)，无线传感器网络中将非事件区域300‑N个节点随机排列，构成非事件区域节点组，非事件区域节点组中的节点用Point表示，=1,2,…,300‑N，（）表示非事件区域节点组Point；根据公式计算Point到汇聚节点1的距离，z=1,2,…,300‑N，设满足≤250的非事件区域节点组中的节点有M个，用Neighbor1 ()表示，=1,2,…,M，（）表示Neighbor1()在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标，根据公式计算，=1,2,…,M，如果是最小数值，那么Neighbor1 ()作为查询路径R的第二个节点用R(2)表示，在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标为（）；5）、根据公式计算Point到R(2)的距离，z=1,2,…,300‑N，设满足≤250m的非事件区域节点组中的节点有L个，用Neighbor2()表示，=1,2,…,L，（）表示Neighbor2()在平面直角坐标系上的x轴和y轴坐标，根据公式计算，=1,2,…,L，如果是中最小数值，那么Neighbor2()作为查询路径R的第三个节点R(3)；6）、重复步骤5，寻找查询路径R中的节点R (a)，，R()为目的节点D时，产寻结束，查询路径R长，共有个节点，依次为R (1),R (2),…,R()；7）、事件区域中除目的节点D外剩余N‑1个节点，构成非目的节点组，非目的节点组中的节点用U_D表示，k=1,2,…,N‑1,表示非目的节点组U_D，根据公式计算，k=1,2,…,N‑1；8）、目的节点D将汇聚节点1沿查询路径R传来的数据洪泛传给非目的节点组U_D中的N‑1个节点，根据公式式中，的值为大于等于3000且小于等于4000的整数，计算目的节点D到非目的节点组中N‑1个节点消耗的能量，用表示，k=1,2,…,N‑1；根据公式计算目的节点D当前剩余能量，用表示，式中=1,2,…N‑1；9）、根据公式式中，的值为大于等于3000且小于等于4000的整数，计算事件区域中N‑1个节点每个节点到目的节点D的能量消耗，用表示，=1,2,…,N‑1；根据公式计算事件区域中N‑1个节点中每个节点当前剩余能量，用表示，=1,2,…,N‑1；10）、将查询路径R中个节点从后往前重新排列，构成反向路径R’，R’(1)= R(), R’(2)= R(),…, R’(b)= R()；目的节点D把收集到的数据沿反向路径R’传送到汇聚节点，反向路径R’的起点R’(1)为事件区域中目的节点D，终点R’()是汇聚节点，R’中的各节点在平面直角坐标系上的坐标用()表示，=1,2,…,；11）、根据公式式中，s=1,2,…,‑1，计算反向路径R’中每两个节点之间的距离，用表示，=1,2,…,‑1；12）、根据公式式中，的值为大于等于3000且小于等于4000的整数，计算反向查询路径R’中每个节点的能量消耗，用表示，=1,2,…,‑1；根据公式计算反向查询路径R’中每个节点当前剩余能量，用表示，=1,2,…,‑1；13）、依次重复步骤10~12，直到至少出现以下两种情况中的一个：(1)如果事件区域中的目的节点D当前剩余能量小于等于0，从Queue中选择Queue(l+1)代替原来的目的节点D，l=1,2,…,N‑1；用节点Queue(l+1)的坐标代替原目的节点的坐标；(2)对反向路径R’中的每个节点设定能量阈值0.2，如果反向路径R’中的某一个节点剩余能量小于等于0.2，该节点记为R’()(为1~‑1中的一个值)；以节点R’()为顶点，节点R’()与节点R’()的连线为边，用[R’()R’()]表示；右手伸开，掌心向上，大拇指指向边[R’()R’()]的方向，从四指的方向上找到H个节点，用A()表示，=1,2,…,H；根据公式式中，()表示节点R’()在平面坐标系上的x轴和y轴坐标，()表示节点组A()中每个节点在平面坐标系上的x轴和y轴坐标；计算节点组A()到节点R’()的距离，用表示，=1,2,…,H；选择中数值最小的节点，用a表示；将节点a更新顶点R’()，顶点R’()更新节点R’()，节点a与节点R’()的连线作为边更新边[R’()R’()]，用上面同样的方法找下一个点，依次找点并连线，直到找到的点连线围成一个多边形T，从节点R’()开始，顺时针遍历多边形T，遍历到的第一个节点作为新的节点代替反向路径上节点R’()，反向路径R’被更新；14）、重复步骤9~13，直到Queue中N个节点中每个节点的当前剩余能量(=1,2,…,N)小于等于0为止；通过以上步骤可以建立查询路径R和反向路径R’，通过反向路径R’中每个节点的能量阈值更新路径，避免出现热点路由而引起的节点能耗不均匀问题。