專利名稱：：成簇方法與裝置、簇頭與基站的路由方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種成簇方法與裝置、簇頭與基站的路由方法與裝置。
背景技術(shù)：
：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN，WirelessSensorNetwork)是一種綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)的多跳移動性對等網(wǎng)絡(luò)，一般由一個或多個基站(Sink節(jié)點)和大量部署于監(jiān)測區(qū)域、配有各類傳感器的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點構(gòu)成。每個節(jié)點成本低，功耗小，具有一定計算處理能力、通信能力。WSN采用無線通信的方式動態(tài)組網(wǎng)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，并最終傳送到需要這些信息的用戶。雖然單個節(jié)點采集數(shù)據(jù)并不精確，也不可靠，但是大量節(jié)點相互協(xié)作形成高度統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度和運(yùn)行的可靠性，可部署于在敵占區(qū)、災(zāi)害區(qū)、核反映堆等人力不可達(dá)的特殊區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)?，具有其他網(wǎng)絡(luò)無法比擬的特性，廣泛用于國防、環(huán)境監(jiān)測、智能家居等。但是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)無線自組網(wǎng)，其節(jié)點采用通常不可替換的(不可充的)、能量有限的電池供電，計算能力、處理能力、存儲能力、通信能力都有限，而且節(jié)點數(shù)目往往非常龐大(上千甚至上萬)，節(jié)點分布更為密集，由于環(huán)境影響和能量耗盡，節(jié)點更容易出現(xiàn)故障，因此，傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無法直接應(yīng)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂颇軌蜃詣由闪己镁W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對于提高網(wǎng)絡(luò)能量使用效率、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期、提高路由效率、減小網(wǎng)絡(luò)延遲以及目標(biāo)定位等很多方面都有重要意義。目前主要的拓?fù)淇刂萍夹g(shù)有層次型拓?fù)淇刂?。層次型拓?fù)淇刂茖⒐?jié)點劃分為多個簇，給節(jié)點賦予不同的功能角色，由簇頭節(jié)點形成一個處理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的骨干網(wǎng)，其他非骨干網(wǎng)節(jié)點可以暫時關(guān)閉通信模塊，進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)省能量。簇是具有某種關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的集合，每個簇由一個簇頭(CH，ClusterHead)和多個簇內(nèi)成員(ClusterMember)組成。成員節(jié)點只向簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)，簇頭收集成員節(jié)點的數(shù)據(jù)并運(yùn)行數(shù)據(jù)融合算法，形成新的數(shù)據(jù)包，然后通過某種路由策略將數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚節(jié)點(Sink節(jié)點)。簇頭通過相應(yīng)算法在簇內(nèi)選舉產(chǎn)生，負(fù)責(zé)管理或控制整個簇的運(yùn)行方式，協(xié)調(diào)簇成員的工作。分簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于管理，有利于分布式算法的應(yīng)用，可以對系統(tǒng)變化作出快速反應(yīng)，具有較好的可擴(kuò)展性，適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。最典型的簇頭選擇以及分簇方法中，每個節(jié)點根據(jù)隨機(jī)數(shù)自主決定是否當(dāng)選簇頭，缺點是每輪產(chǎn)生的簇頭沒有確定的數(shù)量和位置，也不能保證簇頭均勻分布。為解決該方法的這一不足，現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)方法一中每個節(jié)點需要把自身地理位置和當(dāng)前能量報告給基站，這樣就能保證簇頭均勻分布。但是這樣做節(jié)點通信頻繁，能耗較大。另外，剩余能量是節(jié)點的重要狀態(tài)信息，也是簇頭競選的重要參數(shù)。因此，現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)方法二基于節(jié)點剩余能量選擇簇頭，并實現(xiàn)了節(jié)點的均勻分布。但該方法的成簇過程需要收集區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點剩余能量等狀態(tài)信息，能耗開支較大，且簇頭的選擇僅考慮了節(jié)點剩余能量信息，容易導(dǎo)致簇內(nèi)平均通信距離大而能耗偏高。在對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)雖然剩余能量在選擇簇頭過程中地位重要，但在復(fù)雜的環(huán)境下，以剩余能量為簇頭競選的首要條件顯得并不充分，其他因素比如節(jié)點的地理位置信息同樣舉足輕重。當(dāng)剩余能量最多的節(jié)點集中在某一個區(qū)域，或者比較孤立的分布在某個區(qū)域，或者多個高剩余能量的節(jié)點彼此相隔較近，則簇成員到簇頭的距離較遠(yuǎn)，形成的簇并不是最優(yōu)的，反而可能導(dǎo)致更多的能耗。另外，發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有成簇算法不能對簇頭進(jìn)行有效監(jiān)控、不能保障簇管理的魯棒性，如果簇頭因某種原因突然失效則會對網(wǎng)絡(luò)造成不同程度的影響。為了保證WSN的路由魯棒性，現(xiàn)有技術(shù)提出建立從源節(jié)點到目的節(jié)點的成本梯度遞減的方向交錯網(wǎng)絡(luò)，每一跳以多個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其維護(hù)通信梯度的能耗成本較高。在路由選擇過程中，根據(jù)全局信息實現(xiàn)路由，節(jié)點需要不斷交換信息來更新路由表，然而WSN的節(jié)點能量有限，所以這種方式不適合WSN。
發(fā)明內(nèi)容為了為了高效利用有限的網(wǎng)絡(luò)資源，盡可能壓縮不必要的開銷以及節(jié)能，本發(fā)明實施例提供了一種成簇方法與裝置、簇頭與基站的路由方法與裝置。所述技術(shù)方案如下—種成簇方法，其特征在于，包括以下步驟將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID，所述目標(biāo)區(qū)域中設(shè)有兩個基站，所述兩個基站位于目標(biāo)區(qū)域同側(cè)的兩端；在每個所述區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點，所述代理節(jié)點通知區(qū)域內(nèi)節(jié)點自己成為代理；所述區(qū)域的代理節(jié)點接收所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送的所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息；所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭，所述區(qū)域成為一個簇。本發(fā)明實施例中代理機(jī)制的引入分擔(dān)了簇頭的負(fù)擔(dān)，延長了簇頭的任務(wù)周期，使區(qū)域內(nèi)節(jié)點管理和數(shù)據(jù)處理的效率得以提高?！N按照所述的成簇方法成簇的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，包括以下步驟從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站；根據(jù)簇內(nèi)所述區(qū)域ID確定所述簇頭的梯度，使數(shù)據(jù)沿著梯度遞減的方向向選定基站傳遞；源簇頭沿選定基站方向，選擇K個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；中間跳簇頭沿選定基站方向，選擇N2個梯度比所述中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；其中，源簇頭指所述數(shù)據(jù)傳遞的出發(fā)點，&>N2>2。本發(fā)明實施例中，由于傳遞數(shù)據(jù)的是各個區(qū)域的簇頭節(jié)點，減小了底層節(jié)點移動導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓挠绊?，降低了路由能耗。另外，以區(qū)域ID控制路由方向使數(shù)據(jù)傳遞直接面向基站，避免了路由環(huán)的出現(xiàn)以及數(shù)據(jù)在鏈路上的無謂傳輸，提高了路由效率，縮短了網(wǎng)絡(luò)延遲?！N成簇裝置，包括區(qū)域劃分模塊，用于將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID，所述目標(biāo)區(qū)域中設(shè)有兩個基站，所述兩個基站位于目標(biāo)區(qū)域同側(cè)的兩端；代理節(jié)點選擇模塊，用于在每個所述區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點，所述代理節(jié)點通知區(qū)域內(nèi)節(jié)點自己成為代理；接收模塊，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點接收所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送的所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息；簇頭選擇模塊，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭，所述區(qū)域成為一個簇。本發(fā)明實施例代理節(jié)點選擇模塊中代理機(jī)制的引入分擔(dān)了簇頭的負(fù)擔(dān)，延長了簇頭的任務(wù)周期，使區(qū)域內(nèi)節(jié)點管理和數(shù)據(jù)處理的效率得以提高?！N由所述的成簇裝置成簇的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由裝置，包括傳遞方向選擇模塊，用于從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站為數(shù)據(jù)傳遞方向；梯度確定模塊，用于根據(jù)簇內(nèi)所述區(qū)域ID確定所述簇頭的梯度，使數(shù)據(jù)沿著梯度遞減的方向向選定基站傳遞；第一簇頭選擇模塊，用于源簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；第二簇頭選擇模塊，用于中間跳簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比所述中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；其中，源簇頭指所述數(shù)據(jù)傳遞的出發(fā)點，N>2。本發(fā)明實施例中，由于傳遞數(shù)據(jù)的是各個區(qū)域的簇頭節(jié)點，減小了底層節(jié)點移動導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓挠绊?，降低了路由能耗。另外，以區(qū)域ID控制路由方向使數(shù)據(jù)傳遞直接面向基站，避免了路由環(huán)的出現(xiàn)以及數(shù)據(jù)在鏈路上的無謂傳輸，提高了路由效率，縮短了網(wǎng)絡(luò)延遲。圖1是本發(fā)明實施例一提供的成簇方法流程圖；圖2是自由空間通信模型示意圖；圖3是本發(fā)明實施例二提供的成簇方法流程圖；圖4是本發(fā)明實施例的監(jiān)測區(qū)域示意圖；圖5是本發(fā)明實施例的初始化消息數(shù)據(jù)格式示意圖；圖6是本發(fā)明實施例的邏輯區(qū)域內(nèi)節(jié)點的相對坐標(biāo)示意圖；圖7是本發(fā)明實施例的簇頭節(jié)點將數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后形成的數(shù)據(jù)包示意圖；圖8是本發(fā)明實施例三提供的簇頭與基站的路由方法流程圖；圖9是本發(fā)明實施例的信息傳送帶示意圖；圖10是本發(fā)明實施例的信息傳送帶延伸到目標(biāo)區(qū)域之外時"反彈"1個單元格的示意圖；圖11是本發(fā)明實施例的目標(biāo)區(qū)域的邊界示意圖12是本發(fā)明實施例的成簇裝置的示意圖；圖13是本發(fā)明實施例五提供的簇頭與基站的路由裝置示意圖。具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實施例一本發(fā)明實施例提供了一種成簇方法，如圖1所示，包括以下步驟110:將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID，所述目標(biāo)區(qū)域中設(shè)有兩個基站，所述兩個基站位于目標(biāo)區(qū)域同側(cè)的兩端；120:在每個所述區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點，所述代理節(jié)點通知區(qū)域內(nèi)節(jié)點自己成為代理；130:所述區(qū)域的代理節(jié)點接收所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送的所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息；140:所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭，所述區(qū)域成為一個簇。本發(fā)明實施例中代理機(jī)制的引入分擔(dān)了簇頭的負(fù)擔(dān)，延長了簇頭的任務(wù)周期，使區(qū)域內(nèi)節(jié)點管理和數(shù)據(jù)處理的效率得以提高。實施例二本發(fā)明實施例應(yīng)用于如下網(wǎng)絡(luò)模型1.節(jié)點分布于平面區(qū)域，節(jié)點之間沒有通信障礙。2.節(jié)點位置固定，各個節(jié)點配有功率控制單元，可以動態(tài)調(diào)節(jié)節(jié)點發(fā)射功率，節(jié)點初始能量隨機(jī)分布。3.成員節(jié)點與簇頭、簇頭與簇頭之間的通信滿足自由空間通信模型E二e，cT，如圖2所示。其中E為能耗；d為信號傳輸距離；eamp為傳輸放大電路能耗指數(shù)，單位為pj/bit/m2;n為與環(huán)境有關(guān)的路徑衰減指數(shù)，其取值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同而有所差異，見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本發(fā)明實施例中，通信距離較近，取n=2。4.所有節(jié)點具有相同功能，并具有數(shù)據(jù)融合能力，節(jié)點可以檢測接收到的信號強(qiáng)度值，且靈敏度足夠高。5.設(shè)立有兩個基站(BaseStation,BS)，分別位于目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域邊界兩側(cè)，且兩BS之間的距離已知，如圖2所示。6.基站通信能量不受限，其通信范圍可以覆蓋整個監(jiān)測區(qū)域，且基站通信功率t級離散可調(diào)。如圖3所示，本發(fā)明實施例提出了一種成簇方法，該方法包括S310:將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID。基站的通信能量可以劃分為很多離散的功率等級，功率越高通信覆蓋范圍越大，反之越小，據(jù)此可以將目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域劃分為很多相對獨立的邏輯區(qū)域。節(jié)點根據(jù)接收到的不同基站的信號強(qiáng)度可以近似確定自己到兩個基站的距離，從而確定自己所屬的邏輯區(qū)域，每個邏輯區(qū)域有自己獨立的ID，即區(qū)域ID。設(shè)目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域為邊長M的正方形，兩個高性能基站(BS1、BS2)分別部署于監(jiān)測區(qū)域同側(cè)的兩端，如圖4(a)所示，其能量不受限且功率等級大小可離散調(diào)節(jié)，最大功率等級設(shè)為t，功率等級越高通信覆蓋范圍越大，反之越小。兩個基站(BS1、BS2)分別以從小到大的離散功率等級1t廣播初始化消息"initial"，初始化消息數(shù)據(jù)格式如圖5(a)所示，包括基站編號(基站ID)、能量等級(Level)、發(fā)射功率(Power)等?；鞠噜徆β实燃壍母采w范圍形成一個環(huán)狀區(qū)域，兩個基站各自形成的環(huán)狀區(qū)域相互交叉，將目標(biāo)區(qū)域劃分成一系列虛擬網(wǎng)格單元，該網(wǎng)格單元就是本實施例中劃分的邏輯區(qū)域。邏輯區(qū)域中的每個節(jié)點有一個邏輯ID，同一邏輯區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點的邏輯ID相同，節(jié)點的邏輯ID就是其所處邏輯區(qū)域的區(qū)域ID。每個節(jié)點還有一個物理ID，用以區(qū)別其它節(jié)點。節(jié)點邏輯ID(邏輯區(qū)域的區(qū)域ID)的獲取方式如下目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點首次收到基站廣播的初始化消息后，檢測并記錄接收到的信號強(qiáng)度值；同時解析初始化消息中包含的基站及功率等級編號信息，并根據(jù)功率等級編號確定自己分別處于基站1和基站2的哪兩個相鄰功率等級形成的環(huán)內(nèi)。節(jié)點的邏輯ID定義為兩個基站相鄰功率等級編號的組合，且基于BS1的兩位等級編號在前，基于BS2的兩位編號在后，例如，某節(jié)點第一次分別收到來自BS1以功率等級5(其相鄰功率等級為4)和來自BS2以功率等級8(其相鄰功率等級為7)廣播的初始化消息，則該節(jié)點的邏輯ID為4578。接下來兩個基站繼續(xù)以更高功率等級廣播初始化消息，為避免該節(jié)點再次收到兩個基站廣播的初始化消息時邏輯ID被更新，本實施例規(guī)定設(shè)定了邏輯ID的節(jié)點不再接收基站廣播的其余初始化消息，即節(jié)點只處理第一次收到的初始化消息，除非基站發(fā)出系統(tǒng)重新初始化的指令。邏輯區(qū)域劃分方法具體如下另一方面，所有邏輯ID相同的節(jié)點構(gòu)成一個虛擬網(wǎng)格單元，該網(wǎng)格單元的ID就是節(jié)點的邏輯ID，如圖4(b)中邏輯ID為4578的網(wǎng)格單元代表基站BS1以相鄰功率等級4、5廣播形成的環(huán)45與BS2以相鄰功率等級7、8廣播所形成的環(huán)78形成的交叉區(qū)域。在基于自由空間模型的假設(shè)下，調(diào)節(jié)基站功率，使相鄰功率等級之間的功率以t2倍遞增，可以得到均勻分布的虛擬網(wǎng)格單元。該虛擬網(wǎng)格單元就是上述的邏輯區(qū)域，其區(qū)域ID(regionID)就是該邏輯區(qū)域內(nèi)節(jié)點的邏輯ID，其中基于BS1的ID在前，BS2的在后，如圖5(b)。S320:在每個邏輯區(qū)域中選擇一個代理節(jié)點。在每個邏輯區(qū)域中選定一個代理節(jié)點(Agent)是為了把邏輯區(qū)域中的節(jié)點管理和數(shù)據(jù)處理分開。代理節(jié)點是邏輯區(qū)域內(nèi)的管理者，負(fù)責(zé)簇頭的選擇、本區(qū)域內(nèi)節(jié)點信息的管理。它本身不參與監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，獨立出來專門負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)節(jié)點的管理。理想選擇的方式為第一次選擇Agent時，采用隨機(jī)方式生成。被選為代理的節(jié)點向其它節(jié)點廣播"hello"消息，通知自己成為Agent,只有區(qū)域ID和Agent區(qū)域ID相同的節(jié)點才接收該消息。收到消息后，節(jié)點返回包括以下信息物理ID(即每個節(jié)點唯一的身份標(biāo)識)、剩余能量、接收到BSl的信號強(qiáng)度、接收到BS2的信號強(qiáng)度的數(shù)據(jù)包給Agent,宣布自己成為Agent的成員節(jié)點。Agent維護(hù)一張區(qū)域數(shù)據(jù)表，存放所轄區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點的物理ID、剩余能量、收到的信號強(qiáng)度等信息，并計算區(qū)域內(nèi)平均剩余能量。如果不是第一次選擇Agent,則由簇頭負(fù)責(zé)觸發(fā)Agent選舉過程。簇頭通過心跳信息監(jiān)測當(dāng)前代理剩余能量，如果剩余能量低于區(qū)域內(nèi)平均剩余能量的某個百分比(本發(fā)明實施例設(shè)為50%)，則開始新代理的選舉過程簇頭選擇區(qū)域內(nèi)剩余能量最多的節(jié)點作為代理，然后在區(qū)域內(nèi)廣播該代理節(jié)點的ID，節(jié)點收到該信息后向新任代理發(fā)送自身剩余能量、物理ID等信息，代理將收到的信息進(jìn)行整理，形成并維護(hù)區(qū)域數(shù)據(jù)表。S330:代理節(jié)點確定本區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點的相對坐標(biāo)，并將其加入到區(qū)域數(shù)據(jù)表。分別設(shè)將每個區(qū)域中基于BSl和BS2的下邊界設(shè)為虛擬Y軸和X軸，如圖6。如前所述，每個區(qū)域的節(jié)點首次收到基站廣播的初始化消息后，會檢測并記錄接收到的信號強(qiáng)度值。Agent節(jié)點以記錄接收到BSl信號強(qiáng)度最大的節(jié)點為邊界，將其坐標(biāo)定為O，表示該節(jié)點位于本區(qū)域內(nèi)距離BSl最近的下邊界，該邊界稱為基于BS1的接收信號"0等強(qiáng)線"，并視為Y坐標(biāo)軸。Agent節(jié)點將記錄接收到BSl信號強(qiáng)度最小的節(jié)點，即本區(qū)域內(nèi)距離BSl最遠(yuǎn)的節(jié)點，所在的邊界線定義為基于BS1的"l等強(qiáng)線"，其坐標(biāo)定為1。對其余節(jié)點根據(jù)記錄的接收信號強(qiáng)度大小分配O1的相對值，表示其距離上下邊界的相對位置。同理，得到相對于BS2的"0等強(qiáng)線"和"l等強(qiáng)線"，以及節(jié)點基于此邊界的相對值，進(jìn)而得到節(jié)點基于此虛擬坐標(biāo)系統(tǒng)的相對X坐標(biāo)值。通過以上方法，區(qū)域內(nèi)的每個節(jié)點得到一組基于BSl和BS2上下邊界等強(qiáng)線的相對坐標(biāo)值，且基于BSl的等強(qiáng)線相對坐標(biāo)值在前，如圖6，節(jié)點a(O.7，08)，表示節(jié)點a位于距BSl的0等強(qiáng)線0.7個單位，BS2的0等強(qiáng)線0.8個單位處，Agent將所有節(jié)點的坐標(biāo)信息加入到區(qū)域數(shù)據(jù)表中。S340:每個邏輯區(qū)域的代理節(jié)點在本區(qū)域中選擇一個簇頭節(jié)點。選定Agent并確定本區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點的相對坐標(biāo)后，Agent即開始選擇簇頭。對于一個簇結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，簇頭和簇內(nèi)節(jié)點通信距離越小則其全局通信能耗越低，即簇頭到成員節(jié)點距離平方和越小，則該節(jié)點越具有成為簇頭的優(yōu)良地理位置。除了節(jié)點所處地理位置，剩余能量顯得更重要，只有剩余能量高的節(jié)點才能有效承擔(dān)高強(qiáng)度的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。Agent通過節(jié)點競爭能力表達(dá)式確定簇頭節(jié)點<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中CO為權(quán)值，表示能量信息和距離信息對節(jié)點競爭簇頭的影響程度；Ed為節(jié)點的剩余能量；5表示簇內(nèi)平均剩余能量，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>Sij代表第i個節(jié)點到區(qū)域內(nèi)第j個節(jié)點的距離<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>Agent根據(jù)每個節(jié)點的競爭強(qiáng)度Pi值，選擇其中最大者作為簇頭。S350:代理節(jié)點計算簇頭節(jié)點到最遠(yuǎn)節(jié)點的距離并將其發(fā)送給簇頭節(jié)點。簇頭節(jié)點確定后，Agent查詢節(jié)點坐標(biāo)，計算簇頭節(jié)點到最遠(yuǎn)節(jié)點的距離Rchn。de，并將ReHn^發(fā)送給選定的簇頭節(jié)點。S360:簇頭節(jié)點根據(jù)收到的到最遠(yuǎn)節(jié)點的距離，動態(tài)調(diào)節(jié)其發(fā)射功率以覆蓋區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點。簇頭節(jié)點根據(jù)收到的Rcb^值，動態(tài)調(diào)節(jié)其發(fā)射功率，以覆蓋區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點。然后簇頭向本區(qū)域廣播消息，宣布自己成為簇頭，收到該消息的本區(qū)域節(jié)點根據(jù)接收到的信號強(qiáng)度設(shè)定自己和簇頭的通信功率，并向簇頭發(fā)送加入請求(join-request)消息，宣布加入該簇，成為該簇的成員節(jié)點。自此之后，成員節(jié)點和簇頭之間進(jìn)入穩(wěn)定通訊階段。在穩(wěn)定通訊階段的通信中，包括成員節(jié)點和簇頭節(jié)點之間，簇頭和鄰居簇頭之間的信息交互兩個方面。在成員節(jié)點和簇頭之間的通訊過程中，成員節(jié)點向簇頭發(fā)送的數(shù)據(jù)信息主要包括傳感器采集的信息、節(jié)點剩余能量、節(jié)點的區(qū)域ID、物理ID等。為避免數(shù)據(jù)沖突，簇頭基于時分復(fù)用(TDMA，Time-DivisionMultiple-Access)系統(tǒng)的低能耗介質(zhì)訪問控制(MAC,MediaAccessControl)協(xié)議給本區(qū)域代理、每個成員節(jié)點分配通訊時隙，只有在自己的時隙內(nèi)，節(jié)點才打開無線發(fā)送模塊和簇頭節(jié)點通信，其余通訊時隙內(nèi)此模塊一直處于關(guān)閉狀態(tài)，從而節(jié)省能量。另外，由于節(jié)點通訊采用廣播方式，因此節(jié)點在和自己的簇頭通信時，其余鄰居簇的節(jié)點也可能接收到此信息，為避免簇間干擾，每個簇在通訊過程中都使用區(qū)域ID為唯一的通訊標(biāo)識碼，節(jié)點根據(jù)該標(biāo)識碼過濾掉收到的非本簇信息。簇頭節(jié)點收到來自成員節(jié)點的監(jiān)測信息后將數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，形成數(shù)據(jù)包，并計算本簇節(jié)點平均剩余能量。數(shù)據(jù)包主要由下一跳簇頭區(qū)域ID、原始數(shù)據(jù)區(qū)域ID、數(shù)據(jù)采集時間以及監(jiān)測數(shù)據(jù)等部分構(gòu)成，如圖7。其中，原始數(shù)據(jù)區(qū)域ID用于定位數(shù)據(jù)源。基站定時以最大功率廣播時間同步消息，簇頭接收并轉(zhuǎn)發(fā)時間信息，節(jié)點據(jù)此確定數(shù)據(jù)采集時間并發(fā)送給簇頭節(jié)點。同簇區(qū)域ID相同，在簇內(nèi)通信時，簇頭根據(jù)區(qū)域ID只接收該ID相同的數(shù)據(jù)包。但在簇間通信的時候(簇間通信在路由過程中發(fā)生，路由是各個簇頭之間的數(shù)據(jù)傳輸過程)，發(fā)送數(shù)據(jù)的簇頭和接收數(shù)據(jù)的簇頭區(qū)域代碼并不相同，因此簇頭可能就會丟棄這些路由數(shù)據(jù)，而這是不應(yīng)該發(fā)生的，應(yīng)允許簇頭接收鄰居簇頭轉(zhuǎn)發(fā)過來數(shù)據(jù)信息。為了允許簇頭接收鄰居簇頭轉(zhuǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)包，本發(fā)明實施例通過在數(shù)據(jù)包中設(shè)置一個標(biāo)識位flag,當(dāng)成員節(jié)點在向簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)包的時候，該標(biāo)識位為"0"，而簇頭向簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包該標(biāo)識位為"l"，據(jù)此，接收節(jié)點可以判斷該數(shù)據(jù)包是簇內(nèi)還是簇間數(shù)據(jù)，從而確定接收與否。當(dāng)簇頭節(jié)點收到其它簇頭節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)包時，就予以接收；當(dāng)簇頭節(jié)點收到普通成員節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)包時，就進(jìn)一步判斷其區(qū)域ID，如果是本區(qū)域ID，予以接收，否則丟棄。在簇頭和鄰居簇頭之間的通訊過程中，簇頭節(jié)點通訊覆蓋范圍應(yīng)至少達(dá)到鄰居簇頭，而鄰居區(qū)域內(nèi)簇頭的分布既可能在區(qū)域中央，也可能位于區(qū)域最邊緣。本發(fā)明實施例中設(shè)每個邏輯區(qū)域近似為邊長r的正方形，考慮最壞的情況，相鄰區(qū)域內(nèi)的簇頭都位于各自區(qū)域的遠(yuǎn)端側(cè)邊緣，如圖7，則相鄰區(qū)域簇頭通訊的最小覆蓋范圍ReH—eH為2V^T77《L^或者i^—OT>2V^簇頭節(jié)點調(diào)節(jié)自己發(fā)射功率以覆蓋半徑為ReH—eH的通訊區(qū)域。為了保障簇管理的魯棒性，Agent和簇頭之間互發(fā)心跳信息以確認(rèn)彼此的狀態(tài)。簇頭在最后一個通訊時隙結(jié)束后，立即向Agent通報本簇每個節(jié)點當(dāng)前剩余能量、簇頭自身剩余能量等信息。為避免簇頭節(jié)點頻繁更替，保障簇頭身份的穩(wěn)定性，規(guī)定簇頭剩余能量低于簇平均剩余能量的某個百分比，或者Agent檢測到簇頭無法再和本簇成員、鄰居簇頭通信，則說明該節(jié)點不再勝任充當(dāng)簇頭，于是Agent發(fā)起新一輪的簇頭競選過程。另一方面，Agent在每個自己的通訊時隙內(nèi)向簇頭發(fā)送其本身的剩余能量，同樣，為保證代理節(jié)點身份的穩(wěn)定性，規(guī)定如果代理節(jié)點剩余能量低于簇平均剩余能量某個百分比，則說明該節(jié)點不再適合充任代理，于是簇頭發(fā)起新一輪代理競選過程。另外，如果簇頭或代理因不可抗拒因素突然失效，心跳計時器沒有收到對方的心跳信息，則任一方也可發(fā)起對方的新一輪競選過程。這樣，通過Agent和簇頭之間的心跳監(jiān)測機(jī)制，任何一方可以監(jiān)測對方的狀態(tài)，并可根據(jù)得到的狀態(tài)信息進(jìn)行合理決策，增強(qiáng)了簇管理的可靠性。本發(fā)明實施例將大區(qū)域分成多個并行工作的邏輯區(qū)域，縮短節(jié)點單跳通信距離，減少通信能耗，同時縮短了成簇時間，有效提高了網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的快速性。每個邏輯區(qū)域選擇一個代理，負(fù)責(zé)管理成簇過程，代理機(jī)制的引入分擔(dān)了簇頭的負(fù)擔(dān)，延長了簇頭的任務(wù)周期，使區(qū)域內(nèi)節(jié)點管理和數(shù)據(jù)處理的效率得以提高，同時增強(qiáng)了簇管理的可靠性。通過節(jié)點剩余能量、節(jié)點地理位置信息(節(jié)點坐標(biāo))選擇簇頭，所形成的簇全局平均通信距離更小，從而使簇得到優(yōu)化，也有效減少了簇內(nèi)全局能量消耗耗。同時各個區(qū)域獨立成簇，實現(xiàn)了簇頭的均勻分布，避免了節(jié)點不斷向遠(yuǎn)端基站傳遞節(jié)點全局信息。實施例三本實施例在實施例二建立的簇為網(wǎng)絡(luò)通訊單位的基礎(chǔ)上，進(jìn)行簇間的數(shù)據(jù)通訊，為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，參見圖8，本發(fā)明實施例提供了一種簇頭與基站的路由方法，在該方法中簇頭不直接和遠(yuǎn)端BS通訊，其數(shù)據(jù)是通過鄰居簇頭以多跳方式向BS發(fā)送。本實施例中，節(jié)點指簇頭節(jié)點。該方法包括810:從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站為源節(jié)點的通信傳輸方向。兩個基站x和y分別以從1t的離散功率等級從小到大依次向目標(biāo)區(qū)域廣播初始化消息，目標(biāo)區(qū)域的節(jié)點根據(jù)接收到的初始化消息確定自己的區(qū)域ID，例如節(jié)點i的區(qū)域ID(Xi，Xi+1，yi，yi+l)。其中，前兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第一基站x的兩個相鄰的功率等級，后兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第二基站y的兩個相鄰的功率等級；離基站越遠(yuǎn)，功率等級的數(shù)值越大；其中，i為自然數(shù)。設(shè)節(jié)點通信的下一跳節(jié)點總是為其近基站側(cè)的某鄰居節(jié)點。對于節(jié)點i(Xi，Xi+l，yi，yi+l)，如果Xi<yi，則在同等通信條件下，如鏈路錯誤率、節(jié)點失效率等相同，數(shù)據(jù)以BS1為匯聚節(jié)點的鏈路負(fù)載較以BS2為匯聚節(jié)點的鏈路負(fù)載低，即4BS1<4BS2;如果Xi>yi，則、S1>小，即以BS2為匯聚節(jié)點的鏈路負(fù)載低；如果Xi=yi，則上述兩種情況鏈路負(fù)載相當(dāng)，(j)Bsl=(j)BS2。理由如下在自由空間模型假設(shè)下，源節(jié)點向匯聚節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包的鏈路負(fù)荷小為小=EXNumXhop，其中E為節(jié)點單次通信能耗，Num為單跳通信(重傳)次數(shù)，hop為源節(jié)點到匯聚節(jié)點的總跳數(shù)。由于節(jié)點通信的下一跳節(jié)點總是為其近基站側(cè)的某鄰居節(jié)點，因此基于BS1、BS2的路由總跳數(shù)分別為節(jié)點所在區(qū)域ID的第2位(Xi+1)和第4位(yi+l)，當(dāng)Xi〈yi，即當(dāng)(Xi+1)<(y,l)時，源節(jié)點到基站的路由總跳數(shù)hop腦〈h叩股。在同等通信條件下(鏈路錯誤率、節(jié)點失效率等相同)，單次通信能耗E、單跳通信重傳次數(shù)Num相等，因此，小腦<小bs2;同理，當(dāng)Xi>yi時，4BS1>4BS2。而當(dāng)Xi=yi時，以任意基站為匯聚節(jié)點鏈路負(fù)荷相當(dāng)。為使源節(jié)點的通信鏈路負(fù)載最低，對于源節(jié)點i(Xi，Xi+1，yi，yi+l)，如果Xi<yi，則選擇向BS1的方向傳輸數(shù)據(jù)；如果Xi>yi，則選擇向BS2的方向傳輸數(shù)據(jù)；而如果Xi=yi，則隨機(jī)選擇BS1或BS2為數(shù)據(jù)傳輸方向。820:根據(jù)簇內(nèi)區(qū)域ID確定節(jié)點的梯度，使數(shù)據(jù)沿著梯度遞減的方向向選定基站傳遞。在目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分，建立虛擬網(wǎng)格單元后，每個單元有一個簇頭節(jié)點，它具有唯一的4位區(qū)域ID。對任意源節(jié)點i，其區(qū)域ID為(Xi，Xi+l，yi，yi+l)，該節(jié)點的通信梯度為節(jié)點的區(qū)域ID的前兩位或者后兩位。當(dāng)Xi<yi時，該節(jié)點的通信梯度為區(qū)域ID的前兩位(Xi，Xi+1);當(dāng)Xi>yi時，該節(jié)點的通信梯度為區(qū)域ID的后兩位(yi，yi+l);而當(dāng)Xi=yi時，以等概率取節(jié)點區(qū)域ID前兩位或后兩位為梯度。數(shù)據(jù)總是沿著梯度遞減的方向傳遞，而在梯度增大、相同的方向上都沒有數(shù)據(jù)傳遞，因此避免了路由環(huán)的出現(xiàn)，保證數(shù)據(jù)朝特定基站傳送。830:源節(jié)點沿選定基站方向，選擇N個梯度比源節(jié)點小的節(jié)點作為下一跳節(jié)點傳遞數(shù)據(jù)。其中，N^2。確定簇頭節(jié)點的梯度后，沿選定基站方向根據(jù)梯度遞減的原則，選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱惶?jié)點。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)聂敯粜?，不以單路徑或者不相交多路徑方式傳遞數(shù)據(jù)，而是根據(jù)節(jié)點的通信覆蓋半徑，建立從源節(jié)點到基站的"信息傳送帶"，源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)通過NJ^>2)個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)入信息傳送帶，傳送帶的寬度為參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的每一跳節(jié)點數(shù)量。在本發(fā)明實施例中，N取3，帶寬固定為3，處于信息帶邊沿的節(jié)點有兩個下一跳節(jié)點，而信息帶中間的節(jié)點有三個下一跳節(jié)點，如圖9。源節(jié)點的下一跳節(jié)點的選定方法為設(shè)源節(jié)點的ID為S(xs，xs+l，ys，ys+l)，假定xs<ys，則根據(jù)步驟810，應(yīng)該選擇BS1作為目的基站，梯度為節(jié)點ID的前兩位。數(shù)據(jù)總是沿著梯度遞減的方向傳遞，而在梯度增大、相同的方向上都沒有數(shù)據(jù)傳遞。因此，S的下一跳節(jié)點集^為節(jié)點S近BS1側(cè)的3個鄰居節(jié)點Vs={ns,L(xs-l，xs，ys+l，ys+2)、ns,M(xs_l，xs，ys，ys+l)、ns,K(xs_l，xs，ys_l，ys)}，它們是"信息傳送帶"的起點。同理，若是^>^時，S的下一跳節(jié)點集^為{ns,Jxs-l，xs，ys_l，ys)、ns,M(xs，xs+l，ys-l，ys)、ns,K(xs+l，xs+2，ys_l，ys)}。840:中間跳節(jié)點沿選定基站方向，選擇N個梯度比中間跳節(jié)點小的節(jié)點作為下一跳節(jié)點傳遞數(shù)據(jù)。信息傳送帶由節(jié)點組成，每一跳有預(yù)設(shè)數(shù)目的節(jié)點。其中，源節(jié)點指數(shù)據(jù)傳遞的出發(fā)點。每個節(jié)點在確定了下一跳節(jié)點之后，傳送數(shù)據(jù)時自動在包中綁定下一跳節(jié)點的ID號，只有ID號相匹配的節(jié)點才能接收該數(shù)據(jù)包，使數(shù)據(jù)包朝向特定方向傳遞。預(yù)設(shè)數(shù)目即信息傳送帶的寬度，本實施例中預(yù)設(shè)數(shù)目為3。信息傳送帶內(nèi)，除起點外，其余的中間跳節(jié)點的下一跳節(jié)點的選定方法為如果目的基站是BS1，為保證數(shù)據(jù)沿梯度遞減方向傳遞，當(dāng)前節(jié)點ID前兩位分別遞減1作為其下一跳節(jié)點ID的前兩位，而下一跳節(jié)點ID后兩位隨節(jié)點在帶內(nèi)的位置不同而不同。由于節(jié)點通信覆蓋半徑固定，一個區(qū)域的簇頭節(jié)點只能和其鄰居區(qū)域的簇頭節(jié)點通信，而本實施例中信息傳送帶的寬度限定為3，因此，位于信息傳送帶中間的節(jié)點有3個下一跳節(jié)點，而處于帶邊沿的節(jié)點只能和兩個下一跳節(jié)點通信，參見圖9和圖10。設(shè)第i跳的3個節(jié)點分別為Vi=fci,L(Xi，Xi+1，yi+l，yi+2)、rii,M(Xi，Xi+1，yi，yi+l)、n^(Xi，Xi+l，yi-l，yiM。貝U"信息傳送帶"的第i+1跳節(jié)點集為={ni+1，L(Xi_l，Xi，yi+l，y,2)、ni+1,M(x「l，Xi，yi，yi+l)、ni+1,K(x「l，Xi，y「l，y》}(2)其中左邊沿節(jié)點的第i+1跳節(jié)點分別為ni+1,L、ni+1,M。帶右邊沿節(jié)點ni,K的兩個第i+1跳節(jié)點為ni+1,M、ni+1,K。而中間節(jié)點ni,M的3個下一跳節(jié)點為分別為ni+u、ni+1,M、ni+1,K。可見，并不是所有3個下一跳節(jié)點都能收到前一跳的所有3節(jié)點的廣播的信息。當(dāng)選定了下一跳節(jié)點后，"信息傳送帶"朝基站方向延伸一跳，如果延伸到梯度值為"Ol"的節(jié)點時，說明其下一跳即為目的基站。在整個數(shù)據(jù)傳遞過程中，"信息傳送帶"不用預(yù)先建立，而是在數(shù)據(jù)傳送的同時，根據(jù)節(jié)點局部信息，自主建立，具有分布式控制的特征。不同的源節(jié)點建立的信息帶不同，且一旦信息傳輸完畢，信息帶即被丟棄。節(jié)點維護(hù)一個緩沖區(qū)存放已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)過的數(shù)據(jù)包，如果節(jié)點收到來自不同上游節(jié)點的相同數(shù)據(jù)包，則從隊列中刪除。為減少沖突，節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前等待一個隨機(jī)時間，避免和鄰居節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)而引起沖突。如圖IO，信息傳送帶可能延伸到目標(biāo)區(qū)域之外。為避免這種情況發(fā)生，當(dāng)傳送帶中間跳碰到網(wǎng)格單元位于目標(biāo)區(qū)域邊界時"反彈"l個單元格，使下一跳節(jié)點集的ID后兩位分別遞減l，即該跳的下一跳節(jié)點集向右平移一個單元格，變?yōu)閂i+1{ni+1，L(Xi-l，Xi，yi，yi+l)、ni+1,M(Xi—1，Xi，1，y》、ni+1,K(Xi—1，y「2，y「1)}(3)相應(yīng)左邊沿節(jié)點n化的第i+1跳節(jié)點為ni+1^，中間節(jié)點&』的下一跳節(jié)點變?yōu)?個ni+u、rvu，而帶右邊沿節(jié)點nu有3個第i+1跳節(jié)點ni+1,L、ni+1,M、ni+1,K。此后下一跳節(jié)點集又恢復(fù)為式(1)中確定的節(jié)點集。如果源節(jié)點位于目標(biāo)區(qū)域的邊界時，源節(jié)點S(xs，xs+l，ys，ys+l)的下一跳節(jié)點本實施例規(guī)定為1個當(dāng)xs<ys時，為L(xs_l，xs，ys_l，ys)。當(dāng)xs>ys時，為R(xs-1，xs，ys_l，ys)。這其中，任一節(jié)點(包括源節(jié)點和中間跳節(jié)點)根據(jù)收到的所有探測包判斷自己是否位于目標(biāo)區(qū)域的邊界的方法為若該節(jié)點未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同，而后兩位分別遞增1的探測包，則判定該節(jié)點位于目標(biāo)區(qū)域左側(cè)的邊界，若該節(jié)點未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同，而前兩位分別遞增1的探測包，則判定該節(jié)點位于目標(biāo)區(qū)域右側(cè)邊界，若該節(jié)點未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同而后兩位分別遞減1的探測包，或者未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同而前兩位分別遞減1的探測包，則判定該節(jié)點位于下邊界。如圖11，節(jié)點3467所收到的探測包中不含來自3478的探測包，因此3467位于左側(cè)邊界；6734收不到虛擬ID為7834的信息，因為它處于右邊界；同理，2323未能收到2312、1223的信息，則節(jié)點位于區(qū)域下邊界。但是，如果通信質(zhì)量較差，節(jié)點可能收不到某鄰居區(qū)域的信息而造成誤判，此時為提高探測準(zhǔn)確度，可采用其他一些相關(guān)策略。比如節(jié)點多次發(fā)送探測信息，或者簇內(nèi)每個成員節(jié)點都發(fā)送一條探測消息，并將收到的探測消息發(fā)送至節(jié)點節(jié)點，由節(jié)點節(jié)點根據(jù)上述方法進(jìn)行判斷，從而提高探測準(zhǔn)確度。對于節(jié)點移動情況下，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳粩嘧兓?，在現(xiàn)有技術(shù)中，需要多次重新建立節(jié)點到基站的通信梯度，能耗較大。而在本發(fā)明實施例中，由于每一跳節(jié)點是各個區(qū)域的簇頭節(jié)點，不管節(jié)點如何移動，只要任何時候每一個區(qū)域有一個簇頭節(jié)點，則數(shù)據(jù)通信將按既定方式進(jìn)行，減小了底層節(jié)點移動導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓挠绊?，不僅提高數(shù)據(jù)傳遞的魯棒性，更重要的是系統(tǒng)路由能耗不會隨著底層節(jié)點移動而額外增加。另外，以區(qū)域ID控制路由方向使數(shù)據(jù)傳遞直接面向基站，數(shù)據(jù)總是沿著梯度遞減的方向傳遞，而在梯度增大、相同的方向上都沒有數(shù)據(jù)傳遞，因此避免了路由環(huán)的出現(xiàn)以及數(shù)據(jù)在鏈路上的無謂傳輸，提高了路由效率，縮短了網(wǎng)絡(luò)延遲。而且簇頭自適應(yīng)選擇下一條路徑，路由靈活性提高，簇頭節(jié)點不必維護(hù)路由表，也節(jié)省了存儲空間。實施例四本發(fā)明實施例提供了一種成簇裝置，如圖12所示，包括區(qū)域劃分模塊1201，用于將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID，目標(biāo)區(qū)域中設(shè)有兩個基站，兩個基站位于目標(biāo)區(qū)域同側(cè)的兩端；代理節(jié)點選擇模塊1202，用于在每個上述區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點，代理節(jié)點通知區(qū)域內(nèi)節(jié)點自己成為代理；接收模塊1203，用于上述區(qū)域的代理節(jié)點接收本區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送的區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息；簇頭選擇模塊1204，用于上述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)上述狀態(tài)信息在上述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭，上述區(qū)域成為一個簇。其中，將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID的方法具體為兩個基站分別以從1t的離散功率等級從小到大依次向所述目標(biāo)區(qū)域廣播初始化消息；目標(biāo)區(qū)域的節(jié)點根據(jù)接收到的初始化消息確定自己的邏輯ID;所有邏輯ID相同的節(jié)點構(gòu)成一個邏輯區(qū)域，將該邏輯區(qū)域內(nèi)節(jié)點的邏輯ID作為其區(qū)域ID;其中，初始化消息包括基站編號以及發(fā)射功率等級，t>1。第i個邏輯區(qū)域的區(qū)域ID形如ID(Xi，Xi+l，yi，yi+l)。其中，前兩項是上述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第一基站x的兩個相鄰的功率等級，后兩項是上述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第二基站y的兩個相鄰的功率等級；功率等級的數(shù)值越大，基站發(fā)送信息的功率越大，覆蓋區(qū)域越廣；其中，i為自然數(shù)。進(jìn)一步地，代理節(jié)點選擇模塊1202包括第一次選擇單元12021，用于第一次選擇代理，采用隨機(jī)方式生成；第n次選擇單元12022，用于第n次選擇代理，當(dāng)舊的代理的剩余能量低于預(yù)設(shè)閾值時，由所述區(qū)域內(nèi)簇頭選擇所述區(qū)域內(nèi)剩余能量最多的節(jié)點作為代理；其中，n為>1的自然數(shù)。本實施例中預(yù)設(shè)閾值為邏輯區(qū)域內(nèi)平均剩余能量的一半。上述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息包括節(jié)點的區(qū)域ID、節(jié)點的物理ID、剩余能量和分別接收到所述兩個基站信號的信號強(qiáng)度。進(jìn)一步地，上述裝置還包括節(jié)點相對坐標(biāo)獲取模塊1205，用于上述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)接收模塊1203接收的區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息確定本區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點的相對坐標(biāo)(Xi，Y》。節(jié)點相對坐標(biāo)獲取模塊1205包括建立坐標(biāo)系單元12051，用于以接收來自基站x的信號強(qiáng)度最大的節(jié)點所在位置為y軸，以接收來自基站y的信號強(qiáng)度最大的節(jié)點所在位置為x軸建立坐標(biāo)系，所述y軸、x軸分別作為基于基站x和基站y的0等強(qiáng)線；以接收來自基站x的信號強(qiáng)度最小的節(jié)點所在位置為基于基站x的1等強(qiáng)線，以接收來自基站y的信號強(qiáng)度最小的節(jié)點所在位置為基于基站y的1等強(qiáng)線；確定相對坐標(biāo)單元12052，用于對位于所述0等強(qiáng)線和1等強(qiáng)線之間的節(jié)點根據(jù)接收來自基站x的信號強(qiáng)度大小分配O到1的相對值Xi，根據(jù)接收來自基站y的信號強(qiáng)度大小分配0到1的相對值1。進(jìn)一步地，簇頭選擇模塊1204包括節(jié)點競爭力計算單元12041，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述節(jié)點剩余能量信息及節(jié)點的相對坐標(biāo)計算節(jié)點競爭力指數(shù)。1，幾=^^^+(1-^)(1-一|^2,/)其中"為權(quán)值，"G[O，l]，表示能量信息和距離信息對節(jié)點競爭簇頭的影響程度，Ed為節(jié)點的剩余能量，—表示所述區(qū)域內(nèi)平均剩余能量，玄=11:&，n為所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點的數(shù)目，su代表第i個節(jié)點到區(qū)域內(nèi)第j個節(jié)點的距離，《,=-&)2+k—，i、jG[l，n]，且j^i;簇頭選擇單元12042，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點選擇所述Pi最大者對應(yīng)的節(jié)點為該區(qū)域的簇頭。當(dāng)上述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)上述狀態(tài)信息在本區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭之后，該代理節(jié)點查詢本區(qū)域內(nèi)節(jié)點的相對坐標(biāo)，計算簇頭到本區(qū)域的最遠(yuǎn)節(jié)點的距離，并將該距離發(fā)送給簇頭；簇頭根據(jù)該距離調(diào)節(jié)其發(fā)射功率以覆蓋本區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點；簇頭向本區(qū)域廣播消息，宣布自己成為簇頭；收到廣播消息的本區(qū)域節(jié)點根據(jù)接收到的信號強(qiáng)度設(shè)定自己和簇頭的通信功率并向簇頭發(fā)送加入消息，宣布加入所述簇。本發(fā)明實施例將大區(qū)域分成多個并行工作的邏輯區(qū)域，縮短節(jié)點單跳通信距離，減少通信能耗，同時縮短了成簇時間，有效提高了網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的快速性。每個邏輯區(qū)域選擇一個代理，負(fù)責(zé)管理成簇過程，代理機(jī)制的引入分擔(dān)了簇頭的負(fù)擔(dān)，延長了簇頭的任務(wù)周期，使區(qū)域內(nèi)節(jié)點管理和數(shù)據(jù)處理的效率得以提高，同時增強(qiáng)了簇管理的可靠性。通過節(jié)點剩余能量、節(jié)點地理位置信息(節(jié)點坐標(biāo))選擇簇頭，所形成的簇全局平均通信距離更小，從而使簇得到優(yōu)化，也有效減少了簇內(nèi)全局能量消耗耗。同時各個區(qū)域獨立成簇，實現(xiàn)了簇頭的均勻分布，避免了節(jié)點不斷向遠(yuǎn)端基站傳遞節(jié)點全局信息。實施例五本發(fā)明實施例在由實施例四提供的成簇裝置來成簇的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，提供了一種簇頭與基站的路由裝置，參見圖13，包括傳遞方向選擇模塊1301，用于從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站為數(shù)據(jù)傳遞方向；梯度確定模塊1302，用于根據(jù)簇內(nèi)所述區(qū)域ID確定所述簇頭的梯度，使數(shù)據(jù)沿著梯度遞減的方向向選定基站傳遞；第一簇頭選擇模塊1303，用于源簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；第二簇頭選擇模塊1304，用于中間跳簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比所述中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；其中，源簇頭指所述數(shù)據(jù)傳遞的出發(fā)點，N>2。第i個所述邏輯區(qū)域的區(qū)域ID形如ID(Xi，Xi+1，yi，yi+l)，其中，前兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第一基站x的兩個相鄰的功率等級，后兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第二基站y的兩個相鄰的功率等級；其中，i為自然數(shù)。梯度確定模塊1302根據(jù)每個簇頭的區(qū)域ID來確定每個簇頭的梯度簇頭i(Xi，Xi+l，yi，yi+l)，如果其Xi〈yi，則其梯度為(Xi，Xi+1);如果其Xi>yi，則其梯度為(yi，yi+l);如果&=yi，則其梯度為(Xi，Xi+l)或(yi，yi+l)。傳遞方向選擇模塊1301根據(jù)源簇頭的區(qū)域ID來確定數(shù)據(jù)傳遞方向源簇頭S(xs，xs+l，ys，ys+l)，如果其xs<ys，則在同等通信條件下選擇x基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；如果其xs>ys，則在同等通信條件下選擇y基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；如果xs=L，則在同等通信條件下選擇兩者之中任一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。進(jìn)一步地，上述裝置還包括探測包廣播模塊1305，用于目標(biāo)區(qū)域的所有簇頭廣播包含自身區(qū)域ID的探測包；邊界判斷模塊1306，用于任一簇頭根據(jù)收到的所有探測包判斷自己是否位于目標(biāo)區(qū)域的邊界若該簇頭未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同，而后兩位分別遞增1的探測包，則判定該簇頭位于目標(biāo)區(qū)域左側(cè)的邊界，若該簇頭未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同，而前兩位分別遞增1的探測包，則判定該簇頭位于目標(biāo)區(qū)域右側(cè)邊界，若該簇頭未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同而后兩位分別遞減1的探測包，或者未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同而前兩位分別遞減1的探測包，則判定該簇頭位于下邊界。相應(yīng)地，第一簇頭選擇模塊1303，具體用于源簇頭沿選定基站方向，根據(jù)邊界判斷模塊1306的判斷結(jié)果選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；第二簇頭選擇模塊1304，具體用于中間跳簇頭沿選定基站方向，根據(jù)邊界判斷模塊1306的判斷結(jié)果選擇N個梯度比所述中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)。本實施例中，N取3。第一簇頭選擇模塊1303對源簇頭S(xs，xs+l，ys，ys+l)，當(dāng)xs<ys時，源簇頭S的下一跳簇頭分別為L(xs-l，xs，ys+l，ys+2)、M(xs_l，xs，ys，ys+l)、R(xs_l，xs，ys_l，ys);當(dāng)xs>ys時，源簇頭S的下一跳簇頭分別為:L(xs-l，xs，ys-l，ys)、M(xs，xs+l，ys_l，ys)、R(xs+l，xs+2，ys_l，ys)。如果上述源簇頭位于目標(biāo)區(qū)域的邊界時，源簇頭S的下一跳簇頭為1個當(dāng)xs<ys時，為L(xs_l，xs，ys_l，ys)。當(dāng)xs>ys時，為R(xs_l，xs，ys_l，ys)。第二簇頭選擇模塊1304，當(dāng)選定第一基站x為數(shù)據(jù)傳遞方向時，中間跳簇頭集的N個下一跳簇頭集的區(qū)域ID的前兩位分別減l，后兩位保持不變；當(dāng)選定第二基站y為數(shù)據(jù)傳遞方向時，所述中間跳簇頭集的N個下一跳簇頭集的區(qū)域ID的后兩位分別減l，前兩位保持不變。如果上述中間跳簇頭中任一位于目標(biāo)區(qū)域的邊界時，其下一跳簇頭的區(qū)域ID的所有四位分別減l。對于節(jié)點移動情況下，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳粩嘧兓诂F(xiàn)有技術(shù)中，需要多次重新建立節(jié)點到基站的通信梯度，能耗較大。而在本發(fā)明實施例中，由于每一跳節(jié)點是各個區(qū)域的簇頭節(jié)點，不管節(jié)點如何移動，只要任何時候每一個區(qū)域有一個簇頭節(jié)點，則數(shù)據(jù)通信將按既定方式進(jìn)行，減小了底層節(jié)點移動導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓挠绊?，不僅提高數(shù)據(jù)傳遞的魯棒性，更重要的是系統(tǒng)路由能耗不會隨著底層節(jié)點移動而額外增加。另外，以區(qū)域ID控制路由方向使數(shù)據(jù)傳遞直接面向基站，數(shù)據(jù)總是沿著梯度遞減的方向傳遞，而在梯度增大、相同的方向上都沒有數(shù)據(jù)傳遞，因此避免了路由環(huán)的出現(xiàn)以及數(shù)據(jù)在鏈路上的無謂傳輸，提高了路由效率，縮短了網(wǎng)絡(luò)延遲。而且簇頭自適應(yīng)選擇下一條路徑，路由靈活性提高，簇頭節(jié)點不必維護(hù)路由表，也節(jié)省了存儲空間。本發(fā)明實施例可以利用軟件實現(xiàn)，相應(yīng)的軟件程序可以存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，例如，路由器的硬盤、緩存或光盤中。以上本發(fā)明實施例以兩個基站為例說明，但是本發(fā)明實施例的基站數(shù)目不限于兩個，也可以是兩個以上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種成簇方法，其特征在于，包括以下步驟將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID，所述目標(biāo)區(qū)域中設(shè)有兩個基站，所述兩個基站位于目標(biāo)區(qū)域同側(cè)的兩端；在每個所述區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點，所述代理節(jié)點通知區(qū)域內(nèi)節(jié)點自己成為代理；所述區(qū)域的代理節(jié)點接收所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送的所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息；所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭，所述區(qū)域成為一個簇。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成簇方法，其特征在于，所述將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID的步驟具體包括兩個所述基站分別以從1t的離散功率等級從小到大依次向所述目標(biāo)區(qū)域廣播初始化消息；所述目標(biāo)區(qū)域的節(jié)點根據(jù)接收到的初始化消息確定自己的邏輯ID;所有邏輯ID相同的節(jié)點構(gòu)成一個邏輯區(qū)域，將該邏輯區(qū)域內(nèi)節(jié)點的邏輯ID作為其區(qū)域ID;其中，所述初始化消息包括基站編號以及發(fā)射功率等級，t>1。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成簇方法，其特征在于，第i個所述邏輯區(qū)域的區(qū)域ID形如ID(Xi，Xi+1，yi，yi+l)，其中，前兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第一基站x的兩個相鄰的功率等級，后兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第二基站y的兩個相鄰的功率等級；功率等級的數(shù)值越大，基站發(fā)送信息的功率越大，覆蓋區(qū)域越廣；其中，i為自然數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成簇方法，其特征在于，在所述的每個區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點的步驟具體為如果是第一次選擇代理，采用隨機(jī)方式生成；如果是第n次選擇代理，當(dāng)舊的代理的剩余能量低于預(yù)設(shè)閾值時，由所述區(qū)域內(nèi)簇頭選擇所述區(qū)域內(nèi)剩余能量最多的節(jié)點作為代理；其中，n為大于l的自然數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成簇方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)閾值為所述邏輯區(qū)域內(nèi)平均剩余能量的一半。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成簇方法，其特征在于，所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息包括節(jié)點的區(qū)域ID、節(jié)點的物理ID、剩余能量和分別接收到所述兩個基站信號的信號強(qiáng)度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成簇方法，其特征在于，所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭的步驟之前還包括所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息確定本區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點的相對坐標(biāo)(Xi，Y》。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成簇方法，其特征在于，所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息確定本區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點的相對坐標(biāo)(Xi，Yi)的步驟具體為以接收來自基站x的信號強(qiáng)度最大的節(jié)點所在位置為y軸，以接收來自基站y的信號強(qiáng)度最大的節(jié)點所在位置為x軸建立坐標(biāo)系，所述y軸、x軸分別作為基于基站x和基站y的0等強(qiáng)線；以接收來自基站X的信號強(qiáng)度最小的節(jié)點所在位置為基于基站X的1等強(qiáng)線，以接收來自基站y的信號強(qiáng)度最小的節(jié)點所在位置為基于基站y的1等強(qiáng)線；對位于所述0等強(qiáng)線和1等強(qiáng)線之間的節(jié)點根據(jù)接收來自基站x的信號強(qiáng)度大小分配0到1的相對值Xi，根據(jù)接收來自基站y的信號強(qiáng)度大小分配O到1的相對值Yi。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成簇方法，其特征在于，所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭的步驟具體包括所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述節(jié)點剩余能量信息及節(jié)點的相對坐標(biāo)計算節(jié)點競爭力指數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中"為權(quán)值，"G[O，l]，表示能量信息和距離信息對節(jié)點競爭簇頭的影響程度，EH為節(jié)點的剩余能量，—表示所述區(qū)域內(nèi)平均剩余能量，^二^1:^，￡W,=n為所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點的數(shù)目，Su代表第i個節(jié)點到區(qū)域內(nèi)第j個節(jié)點的距離，《一(X,-X;)2+(K-K.)2，i、jG[l，n]，且j^i;所述區(qū)域的代理節(jié)點選擇所述Pi最大者對應(yīng)的節(jié)點為該區(qū)域的簇頭。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成簇方法，其特征在于，所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭的步驟之后還包括所述區(qū)域內(nèi)代理節(jié)點查詢所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點的所述相對坐標(biāo)，計算簇頭到所述區(qū)域的最遠(yuǎn)節(jié)點的距離，并將所述距離發(fā)送給所述簇頭；所述簇頭根據(jù)所述距離調(diào)節(jié)其發(fā)射功率以覆蓋所述區(qū)域內(nèi)所有節(jié)點；所述簇頭向所述區(qū)域廣播消息，宣布自己成為簇頭；收到所述廣播消息的所述區(qū)域節(jié)點根據(jù)接收到的信號強(qiáng)度設(shè)定自己和所述簇頭的通信功率并向所述簇頭發(fā)送加入消息，宣布加入所述簇。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成簇方法，其特征在于，所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭的步驟之后還包括所述簇頭給本區(qū)域代理和每個成員節(jié)點分配通訊時槽；所述每個成員節(jié)點只有在自己的通訊時槽內(nèi)和本簇簇頭通信。12.根據(jù)權(quán)利要求l所述的成簇方法，其特征在于，所述簇在通信過程中使用區(qū)域ID作為唯一的通信標(biāo)識碼，同時在數(shù)據(jù)包中綁定數(shù)據(jù)類型標(biāo)識；所述節(jié)點根據(jù)該通信標(biāo)識碼過濾掉收到的非本簇數(shù)據(jù)包；所述簇頭根據(jù)該通信標(biāo)識碼過濾掉收到的非本簇節(jié)點的數(shù)據(jù)包，同時根據(jù)該數(shù)據(jù)類型標(biāo)識接收鄰居簇頭發(fā)送的數(shù)據(jù)包。13.—種按照權(quán)利要求1所述的成簇方法成簇的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，包括以下步驟從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站為數(shù)據(jù)傳遞方向；根據(jù)簇內(nèi)所述區(qū)域ID確定所述簇頭的梯度，使數(shù)據(jù)沿著梯度遞減的方向向選定基站傳遞；源簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；中間跳簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比所述中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；其中，源簇頭指所述數(shù)據(jù)傳遞的出發(fā)點，N>2。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，第i個所述邏輯區(qū)域的區(qū)域ID形如ID(Xi，Xi+1，yi，yi+l)，其中，前兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第一基站x的兩個相鄰的功率等級，后兩項是所述邏輯區(qū)域?qū)?yīng)于第二基站y的兩個相鄰的功率等級；其中，i為自然數(shù)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，根據(jù)簇內(nèi)所述區(qū)域ID確定所述簇頭的梯度的方法具體為簇頭i(Xi，Xi+l，yi，yi+l)，如果其Xi〈yi，則其梯度為(Xi，Xi+1);如果其Xi>yi，則其梯度為(yi，yi+l);如果Xi二yi，則其梯度為(Xi，Xi+l)或(yi，yi+l)。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，所述從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站為數(shù)據(jù)傳遞方向的步驟具體為源簇頭S(xs，xs+l，ys，ys+l)，如果其xs<ys，則在同等通信條件下選擇x基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；如果其xs>ys，則在同等通信條件下選擇y基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；如果xs=ys，則在同等通信條件下選擇兩者之中任一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，還包括步驟目標(biāo)區(qū)域的所有簇頭廣播包含自身區(qū)域ID的探測包；任一簇頭根據(jù)收到的所有探測包判斷自己是否位于目標(biāo)區(qū)域的邊界若該簇頭未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同，而后兩位分別遞增1的探測包，則判定該簇頭位于目標(biāo)區(qū)域左側(cè)的邊界，若該簇頭未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同，而前兩位分別遞增1的探測包，則判定該簇頭位于目標(biāo)區(qū)域右側(cè)邊界，若該簇頭未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同而后兩位分別遞減1的探測包，或者未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同而前兩位分別遞減1的探測包，則判定該簇頭位于下邊界。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，所述源簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)的步驟中N具體為3;當(dāng)xs<ys時，源簇頭S(xs，xs+l，ys，ys+l)的下一跳簇頭分別為L(xs_l，xs，ys+l，ys+2)、M(xs_l，xs，ys，ys+l)、R(xs_l，xs，ys_l，ys)，當(dāng)xs>ys時，源簇頭S(xs，xs+l，ys，ys+l)的下一跳簇頭分別為L(xs_l，xs，ys_l，ys)、M(xs，xs+l，ys_l，ys)、R(xs+1，xs+2，ys_l，ys)。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，當(dāng)選定第一基站x為數(shù)據(jù)傳遞方向時，所述中間跳簇頭集的N個下一跳簇頭集的區(qū)域ID的前兩位分別減l，后兩位保持不變；當(dāng)選定第二基站y為數(shù)據(jù)傳遞方向時，所述中間跳簇頭集的N個下一跳簇頭集的區(qū)域ID的后兩位分別減l，前兩位保持不變。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，如果所述源簇頭位于目標(biāo)區(qū)域的邊界時，源簇頭S(xs，xs+l，ys，ys+l)的下一跳簇頭為1個當(dāng)xs<ys時，為L(xs_l，xs，ys_l，ys)。當(dāng)xs>ys時，為R(xs_l，xs，ys_l，ys)。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由方法，其特征在于，如果所述中間跳簇頭中任一位于目標(biāo)區(qū)域的邊界時，所述中間跳簇頭的下一跳簇頭的區(qū)域ID的所有四位分別減1。22.—種成簇裝置，其特征在于，包括區(qū)域劃分模塊，用于將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID，所述目標(biāo)區(qū)域中設(shè)有兩個基站，所述兩個基站位于目標(biāo)區(qū)域同側(cè)的兩端；代理節(jié)點選擇模塊，用于在每個所述區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點，所述代理節(jié)點通知區(qū)域內(nèi)節(jié)點自己成為代理；接收模塊，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點接收所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送的所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息；簇頭選擇模塊，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述狀態(tài)信息在所述區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭，所述區(qū)域成為一個簇。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的成簇裝置，其特征在于，代理節(jié)點選擇模塊包括第一次選擇單元，用于第一次選擇代理，采用隨機(jī)方式生成；第n次選擇單元，用于第n次選擇代理，當(dāng)舊的代理的剩余能量低于預(yù)設(shè)閾值時，由所述區(qū)域內(nèi)簇頭選擇所述區(qū)域內(nèi)剩余能量最多的節(jié)點作為代理；其中，n為大于l的自然數(shù)。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的成簇裝置，其特征在于，所述裝置還包括節(jié)點相對坐標(biāo)獲取模塊，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述接收模塊接收的區(qū)域內(nèi)節(jié)點狀態(tài)信息確定本區(qū)域內(nèi)每個節(jié)點的相對坐標(biāo)(Xi，Y》。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成簇裝置，其特征在于，所述節(jié)點相對坐標(biāo)獲取模塊包括建立坐標(biāo)系單元，用于以接收來自基站x的信號強(qiáng)度最大的節(jié)點所在位置為y軸，以接收來自基站y的信號強(qiáng)度最大的節(jié)點所在位置為x軸建立坐標(biāo)系，所述y軸、x軸分別作為基于基站x和基站y的0等強(qiáng)線；以接收來自基站x的信號強(qiáng)度最小的節(jié)點所在位置為基于基站x的1等強(qiáng)線，以接收來自基站y的信號強(qiáng)度最小的節(jié)點所在位置為基于基站y的1等強(qiáng)線；確定相對坐標(biāo)單元，用于對位于所述O等強(qiáng)線和1等強(qiáng)線之間的節(jié)點根據(jù)接收來自基站x的信號強(qiáng)度大小分配0到1的相對值Xi，根據(jù)接收來自基站y的信號強(qiáng)度大小分配0到1的相對值Yi。26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成簇裝置，其特征在于，所述簇頭選擇模塊包括節(jié)點競爭力計算單元，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點根據(jù)所述節(jié)點剩余能量信息及節(jié)點的相對坐標(biāo)計算節(jié)點競爭力指數(shù)Pi，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中"為權(quán)值，"G[O，l]，表示能量信息和距離信息對節(jié)點競爭簇頭的影響程度，EH為節(jié)點的剩余能量，—表示所述區(qū)域內(nèi)平均剩余能量，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>n為所述區(qū)域內(nèi)節(jié)點的數(shù)目，Sij代表第i個節(jié)點到區(qū)域內(nèi)第j個節(jié)點的距離<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>簇頭選擇單元，用于所述區(qū)域的代理節(jié)點選擇所述Pi最大者對應(yīng)的節(jié)點為該區(qū)域的簇頭。27.—種由權(quán)利要求22所述的成簇裝置成簇的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由裝置，其特征在于，包括傳遞方向選擇模塊，用于從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站為數(shù)據(jù)傳遞方向；梯度確定模塊，用于根據(jù)簇內(nèi)所述區(qū)域ID確定所述簇頭的梯度，使數(shù)據(jù)沿著梯度遞減的方向向選定基站傳遞；第一簇頭選擇模塊，用于源簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；第二簇頭選擇模塊，用于中間跳簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比所述中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；其中，源簇頭指所述數(shù)據(jù)傳遞的出發(fā)點，N>2。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的成簇裝置成簇的網(wǎng)絡(luò)中簇頭與基站的路由裝置，其特征在于，還包括探測包廣播模塊，用于目標(biāo)區(qū)域的所有簇頭廣播包含自身區(qū)域ID的探測包；邊界判斷模塊，用于任一簇頭根據(jù)收到的所有探測包判斷自己是否位于目標(biāo)區(qū)域的邊界若該簇頭未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同，而后兩位分別遞增1的探測包，則判定該簇頭位于目標(biāo)區(qū)域左側(cè)的邊界，若該簇頭未能收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同，而前兩位分別遞增1的探測包，則判定該簇頭位于目標(biāo)區(qū)域右側(cè)邊界，若該簇頭未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID前兩位相同而后兩位分別遞減1的探測包，或者未收到區(qū)域ID與自身的區(qū)域ID后兩位相同而前兩位分別遞減1的探測包，則判定該簇頭位于下邊界；相應(yīng)地，所述第一簇頭選擇模塊，具體用于源簇頭沿選定基站方向，根據(jù)邊界判斷模塊的判斷結(jié)果選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；第二簇頭選擇模塊，具體用于中間跳簇頭沿選定基站方向，根據(jù)邊界判斷模塊的判斷結(jié)果選擇N個梯度比所述中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)。全文摘要本發(fā)明實施例公開了成簇方法與裝置、簇頭與基站的路由方法與裝置，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
。成簇方法包括將目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邏輯區(qū)域劃分及確定其區(qū)域ID；在每個區(qū)域內(nèi)選擇一個代理節(jié)點，代理節(jié)點通知區(qū)域內(nèi)節(jié)點自己成為代理；代理節(jié)點接收區(qū)域內(nèi)節(jié)點發(fā)送的節(jié)點狀態(tài)信息；代理節(jié)點根據(jù)該信息在區(qū)域內(nèi)選擇一個節(jié)點為簇頭，區(qū)域成為一個簇。路由方法包括從兩個基站中選擇使數(shù)據(jù)傳遞時鏈路負(fù)載較低的一個基站；根據(jù)簇內(nèi)區(qū)域ID確定簇頭的梯度，使數(shù)據(jù)沿著梯度遞減的方向向選定基站傳遞；源簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比源簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)；中間跳簇頭沿選定基站方向，選擇N個梯度比中間跳簇頭小的簇頭作為下一跳簇頭傳遞數(shù)據(jù)。文檔編號H04L12/28GK101729331SQ200810172840公開日2010年6月9日申請日期2008年10月28日優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日發(fā)明者周小佳,耿軍濤,譚勇,閆斌申請人:華為技術(shù)有限公司;電子科技大學(xué)