本發(fā)明實施例涉及傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點剩余能量的均衡方法及裝置。

背景技術(shù)：

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wirelesssensornetworks，wsns)的基本作用是監(jiān)測環(huán)境、發(fā)現(xiàn)和定位環(huán)境中的目標(biāo)。由于傳感器節(jié)點價格低廉，可廣泛應(yīng)用于數(shù)字戰(zhàn)場監(jiān)控、國防安全、醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。每個傳感器節(jié)點都有感知范圍和通信范圍，傳感器節(jié)點能感知到感知范圍內(nèi)的環(huán)境信息并且能與通信范圍內(nèi)的其它節(jié)點相互通信。傳感器節(jié)點的位置變化影響覆蓋、通信能耗和信息處理。

在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，對于未知監(jiān)測區(qū)域，通常采用隨機(jī)的方式部署節(jié)點，但是隨機(jī)部署一般不能達(dá)到覆蓋要求，存在覆蓋空洞，因此需要對傳感器節(jié)點的部署進(jìn)行規(guī)劃。利用傳感器節(jié)點的移動特性，可以快速對目標(biāo)區(qū)域形成有效的覆蓋，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。在傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用過程中，有些傳感器節(jié)點消耗的能量較少，有些傳感器節(jié)點消耗的能量較多，造成了傳感器節(jié)點能量消耗不均勻，導(dǎo)致大量傳感器節(jié)點提前死亡，從而導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)生通信故障，傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法及裝置，以解決目前在傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用過程中，有些傳感器節(jié)點消耗的能量較少，有些傳感器節(jié)點消耗的能量較多，造成了傳感器節(jié)點能量消耗不均勻，導(dǎo)致大量傳感器節(jié)點提前死亡，從而導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)生通信故障，傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性較差的問題。

本發(fā)明實施例的一個方面是提供一種傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法，包括：

計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)；

判斷所述剩余能量分布系數(shù)是否大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)；

若所述剩余能量分布系數(shù)大于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，執(zhí)行以下均衡處理步驟：

步驟1、根據(jù)所述剩余能量分布系數(shù)，計算所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；

步驟2、根據(jù)所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新所述各傳感器節(jié)點的分布；

若進(jìn)行均衡處理后所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對所述傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行所述均衡處理，直至所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)小于或者等于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)。

本發(fā)明實施例的另一個方面是提供一種傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡裝置，包括：

計算模塊，用于計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)；

判斷模塊，用于判斷所述剩余能量分布系數(shù)是否大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)；

均衡處理模塊，用于若所述剩余能量分布系數(shù)大于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，執(zhí)行以下均衡處理步驟：

步驟1、根據(jù)所述剩余能量分布系數(shù)，計算所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；

步驟2、根據(jù)所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新所述各傳感器節(jié)點的分布；

所述均衡處理模塊還用于若進(jìn)行均衡處理后所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對所述傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行所述均衡處理，直至所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)小于或者等于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)。

本發(fā)明實施例提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法及裝置，通過計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)，若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則根據(jù)剩余能量分布系數(shù)，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新各傳感器節(jié)點的分布，以對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，若進(jìn)行均衡處理后傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行均衡處理，直至傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)小于或者等于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，從而使得傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量分布均勻，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡，從而可以避免傳感器節(jié)點提前死亡，提高了傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例三提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例四提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實施例一

圖1為本發(fā)明實施例一提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法流程圖。本發(fā)明實施例針對目前在傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用過程中，有些傳感器節(jié)點消耗的能量較少，有些傳感器節(jié)點消耗的能量較多，造成了傳感器節(jié)點能量消耗不均勻，導(dǎo)致大量傳感器節(jié)點提前死亡，從而導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)生通信故障，傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性較差的問題，提供了傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法。如圖1所示，該方法具體步驟如下：

步驟s101、計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)。

其中，傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)越小，表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點的剩余能量分布越均勻；傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)越小，表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點的剩余能量分布越不均勻。

步驟s102、判斷剩余能量分布系數(shù)是否大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)。

其中，預(yù)設(shè)均衡系數(shù)可以由技術(shù)人員根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗值進(jìn)行設(shè)定，本實施例對于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)的值不做具體限定。例如，可以將預(yù)設(shè)均衡系數(shù)設(shè)定為1、2、或3等，優(yōu)選地，可以將預(yù)設(shè)均衡系數(shù)設(shè)定為2。

步驟s103、若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理。

具體地，對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，具體可以通過執(zhí)行以下均衡處理步驟實現(xiàn)：

步驟1、根據(jù)剩余能量分布系數(shù)，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力。

步驟2、根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新各傳感器節(jié)點的分布。

具體地，步驟2可以采用如下方式實現(xiàn)：

根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新各傳感器節(jié)點的坐標(biāo)，從而更新各傳感器節(jié)點的分布。

在步驟s103之后，返回執(zhí)行步驟s101，對均衡處理后的傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行步驟s101-s103的處理，直至剩余能量分布系數(shù)小于或者等于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)時結(jié)束。

步驟s104、若剩余能量分布系數(shù)小于或者等于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，結(jié)束。

本發(fā)明實施例通過計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)，若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則根據(jù)剩余能量分布系數(shù)，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新各傳感器節(jié)點的分布，以對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，若進(jìn)行均衡處理后傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行均衡處理，直至傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)小于或者等于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，從而使得傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量分布均勻，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡，從而可以避免傳感器節(jié)點提前死亡，提高了傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

實施例二

圖2為本發(fā)明實施例二提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法流程圖。在上述實施例一的基礎(chǔ)上，本實施例中，根據(jù)剩余能量分布系數(shù)，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，包括：將任意一個傳感器節(jié)點作為目標(biāo)節(jié)點，計算目標(biāo)節(jié)點受到來自其他各傳感器節(jié)點的虛擬力；計算目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)；根據(jù)目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)、剩余能量分布系數(shù)、上一輪均衡處理中目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值、以及本輪的預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)系數(shù)，計算目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值；根據(jù)目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值、以及目標(biāo)節(jié)點受到來自其他各傳感器節(jié)點的虛擬力，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力。如圖2所示，該方法具體步驟如下：

步驟s201、計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)。

其中，傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)越小，表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點的剩余能量分布越均勻；傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)越小，表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點的剩余能量分布越不均勻。

步驟s202、判斷剩余能量分布系數(shù)是否大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)。

其中，預(yù)設(shè)均衡系數(shù)可以由技術(shù)人員根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗值進(jìn)行設(shè)定，本實施例對于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)的值不做具體限定。例如，可以將預(yù)設(shè)均衡系數(shù)設(shè)定為1、2、或3等，優(yōu)選地，可以將預(yù)設(shè)均衡系數(shù)設(shè)定為2。

步驟s203、若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù),將任意一個傳感器節(jié)點作為目標(biāo)節(jié)點，計算目標(biāo)節(jié)點受到來自其他各傳感器節(jié)點的虛擬力。

本實施例中，該步驟具體可以采用如下方式實現(xiàn)：

將任意一個傳感器節(jié)點ni作為目標(biāo)節(jié)點，根據(jù)公式(2)，計算目標(biāo)節(jié)點ni受到來自其他各傳感器節(jié)點nj的虛擬力：

其中，ni表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中的第i個傳感器節(jié)點，i＝1,2,…,n，nj表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中的第j個傳感器節(jié)點，j＝1,2,…,n并且j≠i，表示ni受到來自nj的虛擬力，dij表示ni與nj之間的歐式距離，wα表示虛擬吸引力系數(shù)，wγ表示虛擬排斥力系數(shù)，dth表示預(yù)設(shè)的任意兩個傳感器節(jié)點之間的理想距離閾值。

另外，虛擬吸引力系數(shù)、虛擬排斥力系數(shù)均為大于零且小于1的實數(shù)，虛擬吸引力系數(shù)、虛擬排斥力系數(shù)可以由技術(shù)人員根據(jù)初始傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點的分布情況進(jìn)行設(shè)定，本實施例對于虛擬吸引力系數(shù)和虛擬排斥力系數(shù)的值不做具體限定。預(yù)設(shè)的任意兩個傳感器節(jié)點之間的理想距離閾值可以由技術(shù)人員根據(jù)歷史經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)定，本實施例對于預(yù)設(shè)的任意兩個傳感器節(jié)點之間的理想距離閾值不做具體限定。

本實施例中，ni中根據(jù)i取指的不同，可以表示傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任意一個傳感器節(jié)點，從而本實施例中的目標(biāo)節(jié)點可以為傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任意一個傳感器節(jié)點。

步驟s204、計算目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)。

本實施例中，該步驟具體可以采用如下方式實現(xiàn)：

根據(jù)公式(3)計算目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量差系數(shù)，

其中，表示ni與nj之間的能量差系數(shù)，ei表示ni的剩余能量，ej表示nj的剩余能量，max(ei,ej)表示ei和ej中的最大值。

本實施例中，目標(biāo)節(jié)點可以為傳感器網(wǎng)絡(luò)中的任意一個傳感器節(jié)點，因此該步驟中可以計算得到傳感器網(wǎng)絡(luò)中任一兩個傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)。

步驟s205、根據(jù)目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)、剩余能量分布系數(shù)、上一輪均衡處理中目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值、以及本輪的預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)系數(shù)，計算目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值。

本實施例中，該步驟具體可以采用如下方式實現(xiàn)：

計算目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)的絕對值的最小值，將最小值作為傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)能量差系數(shù)。例如，傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)能量差系數(shù)的計算方式可以采用公式來實現(xiàn)，其中，表示傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)能量差系數(shù)，表示目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量差系數(shù)的絕對值，表示目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量差系數(shù)的絕對值的最小值。

根據(jù)公式(4)計算目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，

其中，eij(k+1)表示在第(k+1)輪的均衡處理中ni與nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，eij(k)表示在第k輪的均衡處理中ni與nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，k為大于等于1的正整數(shù)，eij(1)為預(yù)設(shè)的在第一輪的均衡處理中ni與nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，表示傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)能量差系數(shù)，pσ表示傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)的最優(yōu)值，pσ的值等于前k輪中傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)的最小值，r1、r2和r3為在第(k+1)輪的均衡處理中設(shè)定的調(diào)節(jié)系數(shù)。另外，eij(1)可以由技術(shù)人員根據(jù)歷史經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)定，r1、r2和r3的值均為大于零且小于1的實數(shù)，可以由技術(shù)人員在每輪迭代計算中根據(jù)上一輪的計算結(jié)果以及歷史經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)定，本實施例對于如何設(shè)定eij(1)、r1、r2和r3的值不做具體限定。

對目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，得到目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值。

具體地，對目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值進(jìn)行歸一化處理具體可以采用如下方式來實現(xiàn)：

ecij(k+1)＝(tanh(eij(k+1))+1)/2，其中表示在第(k+1)輪的均衡處理中ni與nj之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，eij(k+1)表示在第(k+1)輪的均衡處理中ni與nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，tanh(x)為雙曲正切函數(shù)。

步驟s206、根據(jù)目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值、以及目標(biāo)節(jié)點受到來自其他各傳感器節(jié)點的虛擬力，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力。

本實施例中，該步驟具體可以采用如下方式實現(xiàn)：

根據(jù)公式(5)，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；

其中，表示ni所受到的虛擬力合力，表示在第(k+1)輪的均衡處理中ni與nj之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，表示ni受到來自nj的虛擬力。

上述步驟s203-s206為若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則根據(jù)剩余能量分布系數(shù)，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力的過程。

步驟s207、根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，計算各傳感器節(jié)點的坐標(biāo)信息。

本實施例中，該步驟具體可以采用如下方式實現(xiàn)：

根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力、以及公式(6)，計算各傳感器節(jié)點的坐標(biāo)信息；

其中，(xi(k+1),yi(k+1))表示在第(k+1)輪的均衡處理之后ni的坐標(biāo)；(xi(k),yi(k))表示在第k輪的均衡處理之后ni的坐標(biāo)；和分別表示ni所受到的虛擬合力分解到x軸和y軸上的分量；maxstep表示預(yù)設(shè)的單次移動最大距離。另外，maxstep可以由技術(shù)人員根據(jù)歷史經(jīng)驗以及實際需要進(jìn)行設(shè)定，本實施例對于如何設(shè)定maxstep的值不做具體限定。

步驟s208、根據(jù)所各傳感器節(jié)點的坐標(biāo)信息，更新各傳感器節(jié)點的位置。

上述步驟s206-s208為根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新各傳感器節(jié)點的分布的過程。

上述步驟s203-s208為若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù),則對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理的過程，在對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理之后，返回執(zhí)行步驟s201，對均衡處理后的傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行步驟s201-s208的處理，直至剩余能量分布系數(shù)小于或者等于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)時結(jié)束。

需要說明的是，本實施例中根據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)剩余能量分布系數(shù)，對均衡處理后的傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行均衡處理，本實施例中，用第(k+1)輪的迭代標(biāo)識本輪迭代，那么第k輪的迭代為上一次迭代的過程，在本輪迭代中，需要用到上一輪迭代中的計算結(jié)果，第一輪迭代中的參數(shù)可以由技術(shù)人員根據(jù)歷史經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)定，本實施例對于第一輪迭代中參數(shù)的初始值不做具體限定。

步驟s209、若剩余能量分布系數(shù)小于或者等于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，結(jié)束。

本發(fā)明實施例提供了若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理的詳細(xì)過程，通過計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)，若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，若進(jìn)行均衡處理后傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行均衡處理，從而使得傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量分布均勻，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡，從而可以避免傳感器節(jié)點提前死亡，提高了傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

實施例三

圖3為本發(fā)明實施例三提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡裝置可以執(zhí)行傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡方法實施例提供的處理流程。如圖3所示，該裝置30包括：計算模塊301、判斷模塊302和均衡處理模塊303。

具體地，計算模塊301用于計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)。

判斷模塊302用于判斷所述剩余能量分布系數(shù)是否大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)。

均衡處理模塊303用于若所述剩余能量分布系數(shù)大于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，執(zhí)行以下均衡處理步驟：

步驟1、根據(jù)所述剩余能量分布系數(shù)，計算所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；

步驟2、根據(jù)所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新所述各傳感器節(jié)點的分布。

所述均衡處理模塊303還用于若進(jìn)行均衡處理后所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對所述傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行所述均衡處理，直至所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)小于或者等于所述預(yù)設(shè)均衡系數(shù)。

本發(fā)明實施例提供的裝置可以具體用于執(zhí)行上述實施例一所提供的方法實施例，具體功能此處不再贅述。

本發(fā)明實施例通過計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)，若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則根據(jù)剩余能量分布系數(shù)，計算各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；根據(jù)各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力，更新各傳感器節(jié)點的分布，以對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，若進(jìn)行均衡處理后傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行均衡處理，直至傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)小于或者等于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，從而使得傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量分布均勻，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡，從而可以避免傳感器節(jié)點提前死亡，提高了傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

實施例四

圖4為本發(fā)明實施例四提供的傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述實施例三的基礎(chǔ)上，本實施例中，如圖4所示，均衡處理模塊303包括：虛擬力合力計算單元3031和節(jié)點分布更新單元3032。

本實施例中，所述計算模塊還用于，

獲取所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點的剩余能量，根據(jù)所述各傳感器節(jié)點的剩余能量，根據(jù)公式(1)計算所述剩余能量分布系數(shù)；

其中，σ表示所述剩余能量分布系數(shù)，ni表示所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中的第i個傳感器節(jié)點，i＝1,2,…,n，ei表示ni的剩余能量，n表示所述傳感器網(wǎng)絡(luò)包括的傳感器節(jié)點的數(shù)量。

具體地，虛擬力合力計算單元3031用于：

將任意一個傳感器節(jié)點作為目標(biāo)節(jié)點，計算所述目標(biāo)節(jié)點受到來自其他各傳感器節(jié)點的虛擬力；

計算所述目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)；

根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)、所述剩余能量分布系數(shù)、上一輪所述均衡處理中所述目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值、以及本輪的預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)系數(shù)，計算所述目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值；

根據(jù)所述目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值、以及所述目標(biāo)節(jié)點受到來自其他各傳感器節(jié)點的虛擬力，計算所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力。

所述虛擬力合力計算單元3031還用于：

將任意一個傳感器節(jié)點ni作為目標(biāo)節(jié)點，根據(jù)公式(2)，計算所述目標(biāo)節(jié)點ni受到來自其他各傳感器節(jié)點nj的虛擬力：

其中，ni表示所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中的第i個傳感器節(jié)點，i＝1,2,…,n，nj表示所述傳感器網(wǎng)絡(luò)中的第j個傳感器節(jié)點，j＝1,2,…,n并且j≠i，表示ni受到來自nj的虛擬力，dij表示ni與nj之間的歐式距離，wα表示虛擬吸引力系數(shù)，wγ表示虛擬排斥力系數(shù)，dth表示預(yù)設(shè)的任意兩個傳感器節(jié)點之間的理想距離閾值。

所述虛擬力合力計算單元3031還用于：

根據(jù)公式(3)計算所述目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量差系數(shù)，

其中，表示ni與nj之間的能量差系數(shù)，ei表示ni的剩余能量，ej表示nj的剩余能量，max(ei,ej)表示ei和ej中的最大值。

所述虛擬力合力計算單元3031還用于：

計算所述目標(biāo)節(jié)點與其他各傳感器節(jié)點之間的能量差系數(shù)的絕對值的最小值，將所述最小值作為所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)能量差系數(shù)；

根據(jù)公式(4)計算所述目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，

其中，eij(k+1)表示在第(k+1)輪的所述均衡處理中ni與nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，eij(k)表示在第k輪的所述均衡處理中ni與nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，k為大于等于1的正整數(shù)，eij(1)為預(yù)設(shè)的在第一輪的所述均衡處理中ni與nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，表示所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)能量差系數(shù)，pσ表示所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)的最優(yōu)值，pσ的值等于前k輪中所述傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)的最小值，r1、r2和r3為在第(k+1)輪的所述均衡處理中設(shè)定的調(diào)節(jié)系數(shù)；

對所述目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，得到所述目標(biāo)節(jié)點ni與其他各傳感器節(jié)點nj之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值。

所述虛擬力合力計算單元3031還用于：

根據(jù)公式(5)，計算所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力；

其中，表示ni所受到的虛擬力合力，表示在第(k+1)輪的所述均衡處理中ni與nj之間歸一化的能量調(diào)節(jié)函數(shù)值，表示ni受到來自nj的虛擬力。

所述節(jié)點分布更新單元3032用于：

根據(jù)所述各傳感器節(jié)點所受到的虛擬力合力、以及公式(6)，計算所述各傳感器節(jié)點的坐標(biāo)信息；

其中，(xi(k+1),yi(k+1))表示在第(k+1)輪的所述均衡處理之后ni的坐標(biāo)；(xi(k),yi(k))表示在第k輪的所述均衡處理之后ni的坐標(biāo)；和分別表示ni所受到的虛擬合力分解到x軸和y軸上的分量；maxstep表示預(yù)設(shè)的單次移動最大距離；

根據(jù)所各傳感器節(jié)點的坐標(biāo)信息，更新所述各傳感器節(jié)點的位置。

本發(fā)明實施例提供的裝置可以具體用于執(zhí)行上述實施例二所提供的方法實施例，具體功能此處不再贅述。

本發(fā)明實施例提供了若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理的詳細(xì)過程，通過計算傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)，若剩余能量分布系數(shù)大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，則對傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各傳感器節(jié)點進(jìn)行均衡處理，若進(jìn)行均衡處理后傳感器網(wǎng)絡(luò)的剩余能量分布系數(shù)仍然大于預(yù)設(shè)均衡系數(shù)，對傳感器網(wǎng)絡(luò)迭代進(jìn)行均衡處理，從而使得傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量分布均勻，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點剩余能量的均衡，從而可以避免傳感器節(jié)點提前死亡，提高了傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

在本發(fā)明所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實現(xiàn)的集成的單元，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(read-onlymemory，rom)、隨機(jī)存取存儲器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。