具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种实施例：一种多频分层架构无线自组织网络的蚁群分簇方法，包括初始化网络和构建簇，所述初始化网络包括以下步骤，

步骤1：初始化，给每个节点分配可排序ID，所有节点的状态设置为未分配，设定间隔时间Δt，且可排序ID不会重复；

步骤2：计算节点可靠度，首先选择一个任意节点i，再选择该节点的一个邻居节点j，把节点i的邻接表发送给节点j，节点j从节点i的邻接表中选择任一节点，之后通过节点i给该节点发送“hello”数据包，统计节点i转发数据包的个数，从而计算出节点i的可靠度s_i，节点可靠度s_i计算公式为：

recv_num_i表示节点i在时间间隔t内收到的需要转发的数据分组数量， send_num_i表示在时间间隔t实际发送的数据分组数量；

节点可靠度是指在一定时间间隔内，节点转发分组数据的成功率。节点可靠度反映某段时间内，节点通信质量。节点可靠度越大，则该段时间内，节点通信质量越好。另外，节点可靠度也与节点的空闲程度有关，在时间间隔Δt内转发分组越多，丢包概率越大，可靠性越小，通过以上公式对簇头节点可靠度进行计算，在相对比而言簇头节点应选择可靠度较高的节点，通过选择可靠度高的节点，从而保证多频分层架构无线自组织网络节点转发数据包的成功率，从而提高无线自组织网络的网络通信质量。

步骤3：计算节点相对移动度，节点i给邻居节点发送地理位置信息请求指令，邻居节点收到请求后，回复地理位置信息给节点i，节点i保存收到的地理位置信息，经过n个Δt时间后，节点i通过公式计算出节点相对移动度值m_i；所述节点相对移动度m_i计算公式为：

其中，是指在t时刻节点i到节点j的距离，j＝{1,2,3,...,n}为节点i的邻居节点，n为节点i的邻居节点个数；

由于无线自组织网络是动态网络，节点具有随机移动的特点，如果每个节点移动方向一致，移动速率相等，则该网络处于相对静止状态，对网络质量影响不大，如果某个节点相对其他节点移动速度较高，则会影响整个网络的拓扑结构；因此，提出节点相对移动性概念，节点相对移动性主要是指当前节点相对邻居节点在Δt时间间隔内速度变化情况，可以通过GPS、北斗等卫星系统获取每个节点的地理位置信息，从而得到节点的相对移动性m_i，如果当前节点的相对移动性m_i值大于相邻节点的相对移动性m_i值，则表明该节点相对邻居节点移动较剧烈，则该节点不适合作为簇头节点，如果当前节点的相对移动性m_i值小于相邻节点的相对移动性m_i值，则表明该节点相对邻居节点比较稳定，适合作为簇头节点，通过以上公式对相对移动性m_i进行计算，选择节点相对移动性m_i值小于相邻节点的相对移动性m_i值的节点做为簇头节点，从而提高了构建簇的成功率，也进一步提高了构建簇的效率。

步骤4：计算信息素，求出节点i自身的可靠度、相对移动度、相对节点度、剩余能量后，通过公式计算出节点信息素τ_i。

在本实施例中：所述构建簇包括以下步骤，

步骤A：选择网络中的任意节点i作为初始节点，向邻居节点发送前向数据序列{seq，ID_i},seq为数据序列号，ID_i为节点i的序列；

步骤B：节点j收到所述步骤A中的前向数据序列，则立即给节点i回复后向数据序列{seq，ID_i，ID_j，τ_j，hops_ij}，ID_j为节点j的序号，τ_j为节点j的信息素，hops_ij为节点j到节点i的跳数，节点j同时把hops_ij添加到前向数据序列中，修改后的前向数据序列为{seq，ID_i，hops_ij}之后，节点j把修改后的前向数据序列发送给自己的邻居节点；

步骤C：所有节点重复步骤B，直到Δt时间为止，节点收到多个seq相同的前向数据序列，则选择其中一个生成后向数据序列，发送给初始节点；

步骤D：经过步骤C中所述的Δt时间后，所述步骤A中的初始节点将收到后向数据序列中所有跳数hops≤r的节点划分为一个簇，并且根据每个节点信息素的大小，选择簇头节点，并将簇内成员节点信息发送给簇头，簇头向簇内成员发送“hello”信标，将自身状态设置为“head”，簇成员状态设置为“member”，之后，簇头和簇内成员节点将不再参与分簇过程；

步骤E：重复步骤A、B、C、D,依次将所述步骤A中的初始网络内所有的节点状态都发生改变，从而完成了网络分簇。

在本实施例中：所述的前向数据序列{seq，ID_i},序列编号seq_i由每个节点按照自然数顺序生成，节点i编号id_i为不重复的自然数，且由网络初始化的时候分配得到。

在本实施例中：所述的后向数据序列包括，序列编号seq_i，节点i编号id_i，邻居节点j编号id_j，邻居节点信息素τ_j，节点i到该邻居节点的跳数hops_ij。

在本实施例中：所述跳数初始值为1，且经过一个节点自动加一。

在本实施例中：所述相对节点度δ_i计算公式为：

其中d_i为节点度，ω₁为簇间带宽、ω₂为簇内带宽、N为节点数目。

在本实施例中：所述信息素τ_j按下述公式计算：

其中s_i为节点可靠度，e_{i_rem}为节点剩余能量，e_{i_init}为节点初始能量，δ_i为相对节点度，m_i为节点相对移动度，c₁，c₂，c₃，c₄为每项数据的相关系数；

所述信息素τ_j为簇头选择的首要因素，信息素τ_j反映出每个节点的综合性能，如果当前节点收到距离当前节点一跳的所有节点发送的后向数据序列中的信息素τ_j值都比当前节点的信息素τ_j值小，则当前节点可以作为簇头节点；如果当前节点收到距离当前节点一跳的所有节点发送的后向数据序列中的信息素τ_j值有大于当前节点信息素τ_j值的节点，则当前节点可以作为簇内节点，通过对信息素τ_j的计算，从而选择出簇头节点和簇内节点，从而更进一步的提高建簇的效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。