【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通讯领域，具体涉及一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，适用于大规模部署的无线传感器网络，特别是针对大规模无线传感器网络在面对节点故障、信号干扰以及通信中断等问题时，提高网络的可靠性、稳定性和能耗效率的技术。
技术介绍
1、无线传感器网络(wireless sensor network，wsn)是由大量分布在广泛区域的无线传感器节点组成的自组织网络。这些传感器节点可以感知环境信息(如温度、湿度、压力、光照等)，并将采集的数据通过网络传输到中心节点或其他节点。无线传感器网络具有广泛的应用领域，包括环境监测、农业、工业自动化、智能交通等。
2、然而，无线传感器网络面临着一系列挑战，其中最主要的问题之一是节点的能力和资源有限。传感器节点通常由小型电池供电，且难以更换，因此能耗的节约尤为重要。此外，传感器节点通常部署在恶劣的环境中，受到自然因素和人为因素的影响，容易出现节点故障、信号干扰以及通信中断等情况，导致数据传输的不稳定性和不可靠性。
3、为了应对这些挑战，构造容错骨干网成为无线传感器网络中的关键技术。容错骨干网是网络中重要的部分，由一部分精心选择的节点组成，其作用是提高整个网络的可靠性、稳定性和能耗效率。构造容错骨干网可以有效应对节点故障和通信中断，确保数据传输的顺利进行，同时降低能耗，延长传感器节点的寿命。
4、构造容错骨干网的技术解决方案包括节点选择算法、拓扑优化算法、多路径通信机制、数据冗余和纠错编码技术、自组织和自愈机制等。节点选择算法能够选取具有优异性能的节点
5、因此，无线传感器网络中构造容错骨干网是一项具有重要意义的技术工作。通过优化网络结构、提高传输可靠性、降低能耗，容错骨干网为无线传感器网络的稳定运行和高效应用提供了有效的保障。该技术将在未来的无线传感器网络研究和应用中发挥重要作用，推动无线传感器网络技术的进一步发展和应用广泛性。
6、传统方法在构建无线传感器网络骨干网时，通常采用传统的最小连通支配集。然而，这种方法可能导致骨干网络中信号传输成本较高，无法有效节约能耗。此外，传统方法需要较长的计算时间，并且得到的骨干网目标值也相对较大。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法。
2、本专利技术的上述目的通过以下技术手段来实现：
3、一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，包括以下步骤：
4、步骤1、建立无线传感器网络中各个节点的集合d，集合d包括集合d*、集合d+、以及集合d-，并根据集合d*构成的子图g(d)构建节点信息表；
5、集合d*为集合d的子集，且由集合d*构成的无向图的子图g(d)为连通图；
6、集合d+为集合d中与集合d*中某个节点相邻但不属于集合d*的节点的集合；
7、集合d-为集合d中不与集合d*中任何节点相邻的节点的集合；
8、无向图g是由集合d构成的无向图；
9、节点信息表中包括集合d的各个节点，节点的连通支配度，节点的禁忌值，以及节点是否为割点；
10、步骤2、设定循环迭代次数上限，初始化历史最优评估函数值f为设定值；
11、步骤3、从集合d*中随机删除一个子图g(d)的节点，更新节点信息表，循环迭代次数加1；
12、步骤4、判断集合d*是否为双连通支配集，若是，则记录集合d*为无向图g的一个双连通支配集，更新历史最优评估函数值f为步骤2的设定值，并回到步骤3；如果不是，则不记录集合d*为无向图g的一个双连通支配集，进入步骤5；
13、步骤5、对步骤4的集合d*寻找和执行所有符合限制性交换规则的邻域动作<x，y>，找到最优非禁忌操作和最优禁忌操作，更新最优非禁忌操作的目标评估函数值fbest和最优禁忌操作的目标评估函数值ftb，最后通过对比历史最优评估函数值f、最优非禁忌操作的目标评估函数值fbest、以及最优禁忌操作的目标评估函数值ftb确定最优邻域动作<x0，y0>并更新历史最优评估函数值f的值；
14、步骤6、对步骤4的集合d*执行最优邻域动作<x0，y0>，并将节点y0设置为禁忌节点，更新节点信息表，循环迭代次数增加1；若循环迭代次数小于等于循环迭代次数上限，则返回步骤4；若循环迭代次数大于循环迭代次数上限，算法结束，输出最后一次记录的集合d*作为最小双连通支配集，最小双连通支配集中的节点为关键节点，关键节点构成可靠的容错骨干网。
15、如上所述步骤1具体包括以下步骤：
16、步骤1.1、将集合d*初始设置为集合d；
17、步骤1.2、根据作为连通支配集的集合d*构建连通支配度数组cdd，连通支配度数组cdd的大小为集合d的节点个数，连通支配度数组cdd的各个元素的值表示节点的连通支配度；
18、步骤1.3、将循环迭代次数初始化为0；
19、步骤1.4、构建禁忌表数组，禁忌表数组中的每个元素的值对应集合d中的各个节点的禁忌值，禁忌表数组中的元素的个数为集合d的节点个数，设置禁忌长度tt；
20、步骤1.5、构建节点信息表，将节点信息表中各个节点对应的禁忌值全部初始化为0。
21、如上所述禁忌长度设置为集合d大小的三分之一。
22、如上所述步骤4中判断集合d*是否为双连通支配集的具体步骤如下：
23、步骤4.1、统计集合d*的节点信息表中连通支配度为0的节点个数，记为α；
24、步骤4.2、计算集合d*构成的子图g(d)的割点个数，记为|cut(d*)|；
25、步骤4.3、目标评估函数f(d*)＝α+|cut(d*)|，当f(d*)为0时，集合d*是双连通支配集。
26、如上所述步骤5具体包括以下步骤：
27、步骤5.1、寻找步骤4的集合d*中所有符合限制性交换规则的邻域动作<x，y>；
28、步骤5.2、执行符合限制性交换规则的邻域动作<x，y>，具体步骤如下：
29、步骤5.2.1、根据步骤4的集合d*的节点信息表判断邻域动作<x，y>是禁忌操作还是非禁忌操作；
30、步骤5.2.2、选取节点x进行删除操作，更新节点信息表；
31、步骤5.2.3、根据删除节点x后更新的节点信息表通过目标评估函数f(d*)判断集合d*是否是双连通支配集，若是，则不添加节点y，不再寻找和执行其他邻域动作，直接返回本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述禁忌长度设置为集合D大小的三分之一。
4.根据权利要求3所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述步骤4中判断集合D*是否为双连通支配集的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述步骤5具体包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述限制性交换规则为：
7.根据权利要求6所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述禁忌操作的认定方法为：当节点的禁忌值大于循环迭代次数时，则认为该节点是禁忌节点；当禁忌节点出现在邻域动作中时，则认为该邻域动作为禁忌操作；当邻域动作中未出现禁忌节点时，也即节点的禁忌值小于
8.根据权利要求7所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述步骤6具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述禁忌长度设置为集合d大小的三分之一。
4.根据权利要求3所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述步骤4中判断集合d*是否为双连通支配集的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述一种在无线传感器网络中构造容错骨干网的方法，其特征在于，所述步骤5具体...
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