异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法

本发明公开了一种异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法，它包括：步骤1、构建簇，确定簇首节点数；步骤2、形成簇间路径；步骤3、确定每个簇内的工作节点数；步骤4、确定每个簇内的活动节点；步骤5、根据TDMA调度方法确定簇首节点工作时间和开始工作时刻；解决了现有技术的TDMA调度没有很好考虑传感器网络中节点异构的特点，缺少根据网络覆盖和传感器的监测精度来进行TDMA调度，使得不能有效地降低和均衡传感器节点能耗，以达到延长网络生存期等技术问题。

1.一种异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法，它包括：步骤1、构建簇，确定簇首节点数；步骤2、形成簇间路径；步骤3、确定每个簇内的工作节点数；步骤4、确定每个簇内的活动节点；步骤5、根据TDMA调度方法确定簇首节点工作时间和开始工作时刻。
2.根据权利要求1所述的一种异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法，其特征在于：步骤1所述的构建簇，确定簇首节点数的方法为：步骤1.1、根据网络覆盖要求，通过公式确定簇首节点数；按六边形部署方式部署簇首节点，式中：为簇首节点数；P表示网络要求被覆盖的概率；A为簇首节点布置区域面积；为每个簇的最大覆盖面积；步骤1.2、传感器节点上电后启动定时器，等待接收簇首广播的组网帧；步骤1.3、定时器时间到，传感器节点根据接收到的组网帧信号强度，选择信号最强的一个簇首申请加入簇。
3.根据权利要求1所述的一种异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法，其特征在于：步骤2所述的形成簇间路径的方法为：由处理中心发送组网帧，通过广播形成以处理中心为树根，所有簇首节点为顶点的骨干树，簇首对簇内数据融合处理后通过单跳或多跳方式传送给处理中心。
4.根据权利要求1所述的一种异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法，其特征在于：步骤3所述确定每个簇内工作节点数方法为：首先令簇首节点融合后的估计值为S，簇内节点所接传感器的方差为，各节点所接传感器的感知结果分别为，根据传感器的方差给予每个传感器i相应的加权因子，得到融合后的估计值，，；簇内所有节点将自身的方差和自身的剩余能量以及各自所连接传感器的感知结果传送给簇首节点；然后簇首节点计算估计误差，给定门限为，，为真值，通过增加传感器的个数来满足估计误差，传感器个数即为工作节点数k。
5.根据权利要求1所述的一种异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法，其特征在于：步骤4所述的确定簇内活动节点的方法为：首先簇首节点根据公式计算簇内所有节点成为活动节点的概率；然后对概率值P_i进行从大到小排序，选择概率值从大到小的k个节点作为活动节点；如果值相同，则剩余能量E_i值大的节点为活动节点；并将活动节点的序号广播给簇内节点；值相同，则剩余能量最多的节点为活动节点；最后簇首节点将活动节点的节点号和序号广播给簇内节点，如果自身节点号与广播帧中的节点号一致，则设置自身为活动节点。
6.根据权利要求1所述的一种异构传感器网络中基于簇树拓扑结构的TDMA调度方法，其特征在于：步骤5所述的根据TDMA调度方法确定簇首节点工作时间和开始工作时刻的方法包括:步骤5.1、将簇内活动节点数和簇内工作时间最长的节点的工作时间T_work传送至处理中心；步骤5.2、节点的工作时间T_work=T₁
+T₂
+T₃
+T₄，T₁为传感器对感知信号的转换时间，T₂为数据收发的时间，T₃为数据处理时间，T₄为监听时间；步骤5.3、根据网络深度和每个簇的活动节点数，取节点数最多的一个为网络中每个簇的节点数；步骤5.4、计算网络一次数据采集所需的总工作时间T_Net，并沿骨干树对全网广播；步骤5.5、时间沿骨干树逐次进行分割，簇首节点将自己所在簇的工作时间在簇内广播，簇内活动的传感器节点根据自身序号确定自身的工作时刻；其中与处理中心相距一跳的簇首节点按公式（1）计算工作时间和公式（2）计算开始工作时刻； （1） （2）与处理中心相距大于一跳的簇首节点按下面（3）计算工作时间和公式（4）计算开始工作时刻； （3） （4）上述式中，为网络总的工作时间，为孩子节点数，为自身编号，为孩子簇首数。