CN102281608B - 一种基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明给出基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法，使用模糊控制实现对簇头选择、簇内路由选择、簇间路由选择和簇头数据融合进行经验性、直观性、简单性和智能性的控制。本发明的分簇方法引入模糊判断，使得簇头能均匀分布，避免簇头分布在同一片区域。此外，本发明使用分布式异步簇头选择，簇头更换对外透明，整个网络的数据传输不因簇的重构而中断，避免数据下行传输和频繁的簇头更换；并基于静态簇头标签表对簇间多跳路由进行优化重组，确保了路由低能耗、高效率性能，提高了网路自组织能力。

Description

一种基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络路由方法，主要采用模糊控制的方法来解决信息高效传输的问题，属于分布式计算、即时通讯、模糊控制交叉技术应用领域。

背景技术

无线传感器网络一般采用以数据为中心、基于集群、基于地理信息或基于QOS的路由协议。以数据为中心路由协议侧重数据融合。该类路由协议在高实时要求严格的场合，如战地情报侦查，必须进行改进才满足需求。基于集群路由协议按特定规则将无线传感器节点分为多个集群，损耗大量时间和能量进行网络动态拓扑组织。基于地理信息路由协议动态获取传感器节点地理位置信息，以此优化信息传输路径，减少洪泛引起的能量、时间消耗，但损耗大量能量捕获地理位置信息和构建新拓扑结构，而且获取的地理位置信息精度不高。基于QOS的路由协议力求满足网络QOS需求，所以信息传输实时性不高。因此，为了满足工程上越来越高的要求，演化出了很多优秀变种协议，其中两级分簇式的路由协议应用最为广泛。

从概括的层面上讲，现有两级改进式的分簇路由协议考虑了簇内节点能耗问题。越靠近簇头的节点传输数据越多，这类协议通过动态选择簇头节点平衡簇内能量损耗，同时，簇头还进行数据融合，减少网络数据量。仿真表明，与一般平面多跳路由协议和静态分层算法相比，该类路由协议将网络生命周期延长15％。但是，这类协议无法保证选择的簇头节点能遍及整个网络，甚至可能出现簇头节点集中分布在某个区域；常用的分簇路由协议对簇头的选择具有随机性，难以避免选择到低剩余能量的节点作为簇头；这类协议动态选择的簇头以单跳方式与汇聚节点通信，距离汇聚节点越远的簇头消耗的能量越多。

从工程应用的角度来看，现有分簇路由协议的这些特征往往很难使得无线传感器网络在运行中能量达到均衡，不利于最大限度延长网络寿命。然而，随着无线传感器网络技术的快速发展和深入运用，工程上对无线传感器网络路由协议性能要求急剧提高。科研上从各个方面不断提高无线传感器网络实时性、安全性、高效性和低能耗性，实际运用情况证明综合使用各种路由协议及其变种，大胆引入先进算法，如遗传算法、模拟退火算法等，会使得无线传感器网络路由协议在某些方面有突出改进。其中，模糊控制在无线传感器网络领域的应用前景更令人期待。

模糊控制的基本思想是根据操作人员手动控制经验，总结出完整控制规则，再根据系统当前运行状态，经过模糊推理、模糊判决等运算，求出控制量，实现对被控对象的控制。模糊控制是运用模糊数学的知识模仿人脑思维方式，对模糊现象进行识别和判决，对被控对象进行精确控制。其主要特点是不需要建立对象数学模型。当对时变非线性的复杂系统，无法获得精确数学模型或没必要获取精确数学模型的时候，利用智能的模糊控制器能给出有效控制。

利用模糊控制方法来解决无线传感器网络路由协议相关难题，使用最具有直观性和经验性方法实现模糊推理和控制，会比较容易地找到问题的突破口，提高网络协议高效运作性能，构造出满足工程需要的路由协议。

从具体角度来看，模糊控制可被引入到无线传感器网络分簇路由协议的多个方面，比如簇头的选择、簇的建立、簇内信息的传输与融合、上行路径的确定等。仿真表明，使用模糊控制方法的无线传感器网络分簇路由协议在信息传输速率、能量节省和延长网络寿命方面具有明显的优势。模糊控制的引入，对改进现有无线传感器网络路由协议和设计创新型高效无线传感器网络路由协议提供了一种全新的实现方式。

发明内容

技术问题：本发明的目的是应用模糊控制方法实现一种高效的无线传感器网络分簇路由协议。在协议运行过程中引入基于距离、能量参数的模糊集，在直观性和经验性模糊推理下，实现在簇头选择、簇的建立、簇内信息传输与融合、上行路由选择方面的高效性、实时性、低能耗性和可靠性；利用分布式簇头选择和静态簇头标签表，进一步提高路由性能。本协议为设计高效无线传感器网络路由协议提供了一种新设计思想，解决了常用分簇协议的不足。

技术方案：本发明将模糊控制方法引入到无线传感器网络分簇路由协议的各个阶段：簇头的选择、簇的建立、路由的确定与数据融合。本发明是使用分布式异步簇头选择和静态簇头标签表的路由协议。分布式异步簇头选择是指簇头的更替不是同时进行，这保证了数据采集的连续性，省去了控制信息的下行传输。每一个簇头节点依据模糊控制方法滤除错误数据，并对合理数据进行融合。簇内路由和簇头节点间网络路由方式都是基于模糊控制的多跳方式。

所述标签是节点通信时使用到的标志信息。

所述基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法在各个环节都以模糊数学基本原则为主要控制准则，实现透明分布式簇头选择，基于静态簇头标签灵活地为无线传感器网络提供高效可靠路由服务。

基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法采用模糊控制方法对簇头选择、簇内路由选择、簇头信息融合、簇头节点间路由选择进行经验性和直观性的控制，所述方法包含的步骤为：

第一阶段，网络初始化，完成第一次选择簇头和形成簇结构

步骤1).选择簇头：启动汇聚节点，在以汇聚节点为圆心的各个圆环内引导产生均匀分布的簇头节点；

步骤2).簇的形成：每个无线传感器节点根据能量与距离的关系选择距离自己最近的簇头，形成簇；

第二阶段，上行传输

步骤3).簇内路由：簇内节点采集目标环境信息后，在向着簇头节点方向上模糊判断并选择相邻若干个高剩余能量节点中的任一个作为当前节点的下一跳，如此重复，直到信息传送到簇头节点；每个节点在此过程中记忆自己的路由信息，在重新选择簇头节点之前维持自己一直按照记忆中的路由进行信息的传送；

步骤4).簇头的信息融合：每个簇头节点在采集到一定数据包以后将根据模糊推理对数据进行融合：计算数据的算术平均值，丢弃偏差太大的不合理数据；

步骤5).簇头间的多跳路由：簇头节点以多跳的方式将数据包发送给汇聚节点，簇间多跳路由采用与簇内路由类似的模糊控制方式，在向着汇聚节点方向上模糊判断并选择相邻若干个高剩余能量簇头节点中的任一个作为当前簇头节点的下一跳，如此重复，直到信息传送到汇聚节点；每个簇头节点在此过程中记忆自己的路由信息，在优化簇间多跳路由之前维持自己一直按照记忆中的路由进行信息的传送；

第三阶段，簇的重构

步骤6).簇的重构：簇的重构由当前簇头计数触发开始，当前簇头在本簇范围内经过两次模糊判断，选择高剩余能量节点中的任一个节点作为新的簇头节点，新旧两个簇头节点交换标签号，完成透明的簇的重构过程；

步骤7).簇间多跳路由优化：在一个簇内，簇的重构次数超过阈值，就根据静态簇头标签表，通知各个簇头对簇间多跳路由进行优化；

综上所述，在汇聚节点引导网络完成初始化后，网络就开始了完全自组织运行，即在上行传输的过程中不断实现簇的重构，完成数据的准确采集和高效路由。

所述簇的重构：簇的重构由当前簇头计数触发开始，当前簇头在自己的寄存器中记录自己发送的数据包数目，当发送的数据包数目达到已设定的阈值，并且当前簇头不处于簇间多跳路由中的忙碌状态，当前簇头节点就向簇内洪泛簇头更新消息，触发簇的重构，同时当前簇头节点在其所在的簇间多跳路由上洪泛消息，阻止其它簇立即进程重构。当前簇头选择高剩余能量的一个节点作为新簇头，新旧两个簇头节点交换标签号。新簇头继承旧簇头的静态簇头标签表。

所述簇间多跳路由优化：簇间多跳路由上的各个簇记录自己进行簇头更换的次数，当簇头更换次数超过阈值时，该簇头以洪泛的方式向静态簇头标签表中的各个簇头发送信息，通知各个簇头启动优化所在的簇间多跳路由，并将各自记录的簇头更换次数清零。

有益效果：本发明所述基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法中，引入模糊数学基本原理，综合考虑节点的剩余能量和相互距离关系，实现特定目标环境下数据的准确采集和高效传输，具有速度快、能耗低、可靠性强的特点。同时，本发明采用异步簇头选择模式和静态簇头标签表，使用上行路由对目标环境实施自组织、低能耗的数据捕获。具体来说，本发明所述的路由协议具有如下的有益效果：

(1)本发明所述基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法在簇内路由、簇头数据融合、簇头节点间路由和簇头选择阶段引入模糊控制方法，以经验性、直观性的准则实现高速、可靠、低能耗的路由选择。使用模糊控制是所述协议最大特点，从协议整体架构上提升了路由和能量管理的高效性、自组织特性。

(2)所述路由方法实现了簇头节点均匀分布。基于模糊控制，在以汇聚节点为圆心，不同的模糊距离为半径的各圆环内生成簇头节点，半径越大的圆环内簇头节点越多。这避免簇头节点分布在同一片区域，有利于网络能量平衡。

(3)本发明所述路由方法使用分布式的异步簇头选择，省去汇聚节点下行路由控制信息，极大提高了网络自组织性，节省能量，实现数据传送不因簇重构而间断。

(4)所述方法中簇头节点更换操作对外透明。新簇头节点代替旧簇头节点后，将彼此标签信息赋值给对方，并覆盖各自原有标签信息。这维护了静态簇头标签表的存在价值，有利于节省能量，提高网络自组织特性。

(5)所述路由方法在簇重构阶段，簇头只在本簇内洪泛信息，而不是全局性地广播。这缩小了通信范围，利于节省能量和能量平衡。

(6)本发明所述方法中采用簇头节点间多跳路由方式，比单跳协议更能平衡网络能量损耗。

(7)所述路由协议使用静态簇头标签表，基于触发的方式对簇间多跳路由进行优化重组，最大程度上保证簇头节点网络的能量损耗平衡和最佳路由。

(8)本发明在本簇内诞生新的簇头节点，减少全局范围簇头竞争的能量损耗。此外，由于新簇头和旧簇头实际位置很靠近，保持了簇头节点原有的均匀分布特性，保证新的簇间多跳路由是一条优秀路由。

附图说明

图1是基于模糊控制的簇头节点生成示意图。

图2是基于模糊控制的簇内路由示意图。

图3是当前簇头准备启动簇头更换示意图。

图4是簇头处于Busy状态示意图。

图5是基于模糊控制的簇头更换示意图。

图6是计数触发进行簇间多跳路由优化示意图。

图7是优化后的簇间多跳路由示意图。

具体实施方式

一、体系结构

本发明所述的基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由协议体系结构包括簇头选择、簇内网络、簇头与汇聚节点网络。簇头的选择是实现协议分层和协议运行的第一步，区别于其他分簇协议的是本发明使用基于模糊控制的分簇方法。簇内网络的通信主要是实现信息采集和更换簇头节点，其特征是采用基于模糊控制路由方式和分布式簇头选择。簇头与汇聚节点网络是由固定的汇聚节点和动态变更的簇头构成的基于模糊控制的网络，上行路径传输采集的数据包，下行路径只在协议初始阶段传输一次汇聚节点发送的同步信息。

所述基于模糊控制分簇方法考虑了三个方面的问题：实现簇头均匀分布；实现透明的分布式簇头选择，使得整个网络的数据采集不因为簇的重构而中断；基于静态簇头标签表，实现簇间多跳路由的及时优化调整，避免数据下行传输，提高网络自组织性。

二、方法流程

1、网络初始化

(1)选择簇头

启动汇聚节点，汇聚节点向整个网络广播自己的标签信息，并通告自己是汇聚节点。每个节点根据接收的能量大小判断出自己距离汇聚节点的实际距离。根据实际运用的需求和现场节点的布局情况，并基于模糊数学原则，使得距离汇聚节点越远的圆环产生越多的簇头节点，且簇头节点在圆环内的分布基于距离和能量随机产生。

(2)形成簇

簇头产生以后，每个簇头以洪泛方式向整个网络通告自己已成为“簇头”，每个无线传感器节点根据能量与距离关系选择距离自己最近的簇头，形成簇结构。与此同时，各个簇头将记录其他簇头的标签号，形成静态簇头标签表，用于簇间多跳路由重组。

本发明所述的基于模糊控制的无线传感器网络路由协议中，无线传感器节点被任意布置到目标环境，汇聚节点被放置在无线传感器节点群的几何中心的上。此外，每个节点都以自己的标签号作为唯一的标识信息。

2、上行传输

簇结构形成以后，网络开始上行传输信息，上行传输包括三个阶段：(1)簇内路由，(2)簇头的信息融合(3)簇间多跳路由：

(1)簇内路由

簇内的节点动态采集目标环境信息后，基于模糊推理、节点剩余能量和节点距离关系，选择一条最优路径将数据向着簇头节点方向传输，直到传送给簇头节点。簇内路由在簇重构之前保持不变。

(2)簇头的信息融合

每个簇头节点在采集到一定数据包以后基于模糊控制对数据进行融合。簇头节点接收簇内网络传送过来的数据包，对接收数据进行模糊判断，保存符合条件的数据，等待接收其他数据包，直到接收的数据包的数目超过特定阈值。然后簇头节点把计算融合后的数据以多跳方式发送给汇聚节点。簇头节点按以上方式循环运作，实现数据的采集和数据融合。

(3)簇间多跳路由

簇头节点完成信息融合后，以多跳方式发送数据包给汇聚节点。当前簇头节点基于节点剩余能量和节点距离关系，选择一条最优路径将数据向着汇聚节点方向传输，直到传送给汇聚节点。每个簇头节点在路由过程中记忆自己的数据包所经过的簇头节点标签号，并维持自己的传输路径不变，直至接收到Reset信号，如此循环。簇头节点接收到Reset信号后，在静态簇头标签表范围内重新开始采用与簇内路由类似的模糊选择方式进行优化簇间多跳路由。

所述Reset信号为簇的重构次数达到阈值时当前簇头节点所产生的信号。

3、簇的重构

(1)所述协议中每个簇头记录自己发送的数据包数目，在达到阈值时触发判断簇头是否处于簇间多跳路由中的忙碌状态。

(2)若当前簇头节点不在忙碌状态，就通知本簇内的各个节点进行簇的重构。并禁止当前簇间多跳路由上的其它簇在这同一时间段进行重构。

(3)若当前簇头节点处于忙碌状态，则进入等待。

本发明所述协议中簇的重构过程完成在本簇内重新选择簇头。

下面对附图本发明的某些实施例作更详细的描述。

1、网络初始化

(1)选择簇头

启动汇聚节点并向整个网络广播自己的标签号，通告自己是“汇聚节点”。每个节点在接收到汇聚节点广播信息以后，根据接收的能量大小判断出自己距离汇聚节点的实际距离。根据实际运用的需求和现场节点的布局情况，并基于模糊数学方法，将无线传感器节点到汇聚节点的距离划分成“很近”、“近”、“远”、“很远”若干个模糊集元素；将每个距离区间应该存在的簇头节点数划分成“很少”、“少”、“多”、“很多”若干模糊集元素。由此确定处于“很近”区间的节点中有“很少”个簇头节点，处于“近”区间的节点中有“少”个簇头节点，以此类推，图1为簇头分布示意图。每个模糊区间的簇头数量确定以后，其簇头按照基于节点剩余能量和节点相互距离关系的随机方式来产生。

如图1所示，模糊控制使得无线传感器网络中的簇头节点至少被分配在了“很近”、“近”、“远”、“很远”若干模糊的距离区间上，实现均匀分布，避免簇头节点分布在同一片区域的可能性，对延长无线传感器网络寿命有积极作用。

(2)簇的形成

簇头产生后，每个簇头以洪泛的方式向整个网络通告自己已成为“簇头”，每个无线传感器节点根据接收到的簇头信息，根据能量与距离关系选择距离自己最近的簇头，成为其下行节点，从而形成簇结构。与此同时，各个簇头将记录其他簇头的标签号信息，形成静态簇头标签表，以方便簇间多跳路由进行重组。

本发明所述的基于模糊控制的无线传感器网络路由协议具有自组织特性，允许将无线传感器节点任意布置到目标环境中，并将汇聚节点放置在无线传感器节点群的几何中心的位置上。网络初始化过程完成第一次选择簇头和形成簇结构。

2、上行传输

簇结构形成以后，开始上行传输过程，具体如下：

(1)簇内路由

各个簇内的无线传感器节点动态采集目标环境的相关信息后，基于模糊推理、节点剩余能量和节点距离关系，选择一条最优路径将数据向着簇头节点方向传输，直到传送给簇头节点。

具体来讲如图2所示，节点获取数据后选择距离自己相对最近的特定个数节点，比较它们的剩余能量，并认为剩余能量大于这几个节点平均剩余能量值的节点是模糊集元素“好节点”。随机选择任一个“好节点”作为自己的下一跳。在向着簇头节点的方向上，依次执行这种模糊推理选择节点下一跳，直至将数据传送到簇头节点。每个节点在此过程中记忆自己的路由信息，在重新选择簇头节点之前维持自己一直按照记忆中的路由进行信息的传送。

(2)簇头的信息融合

每个簇头节点在采集到一定数据包以后基于模糊控制对数据进行融合，具体方法如下：

①簇头节点接收簇内网络传送过来的目标环境信息后，不是立即发送出去而是保存数据，并等待接收其他数据包，直到接收的数据包的数目超过特定阈值。然后簇头节点计算各个数据包中目标环境信息的算术平均值，并将此算术平均值作为第一轮数据采集的最终数据以多跳方式发送给汇聚节点。

②簇头节点在发送完数据包以后，保存发送出去的目标环境信息的算术平均值W，并以此算术平均值W为基础确定模糊集元素的模糊边界，同时簇头节点继续接收簇内节点传送过来的另一轮数据包。由于目标环境信息往往具有连续性，根据模糊数学的定义和具体实际应用的要求，设定常数a，新一轮接收目标环境数据包时，凡在接收的目标环境信息落在区间【-W*a，+W*a】上的数据被模糊化为“有效数据”模糊集元素，被簇头节点保存，否则接收的数据被模糊化为“无效数据”模糊集元素，簇头节点将直接丢弃次数据包。

③转到步骤②，重复执行。

簇头节点按以上方式循环运作，实现数据的采集和数据融合。基于模糊推理丢弃偏差较大的“无效数据”，确保数据可靠。

(3)簇间多跳路由

簇间多跳路由具体过程如下：

①簇头节点获取数据后选择距离自己相对最近的特定个数邻居簇头节点，比较它们剩余能量，随机选择剩余能量大于这几个节点平均剩余能量值的任一个节点作为自己的下一跳，这同图2所示情况类似。

②在向着汇聚节点的方向上，依次执行这种模糊推理选择节点下一跳，直至将数据传送到汇聚节点。每个簇头节点在此过程中记忆自己路由经过的簇头节点标签号信息，并维持自己的传输路径不变，直至接收到Reset信号。

③簇头节点接收到Reset信号后，转到步骤①，重新进行簇间路由选择，如此循环执行。

所述Reset信号为簇的重构次数达到阈值时当前簇头节点所产生的信号。

所述协议中簇间多跳路由在簇头节点完成信息融合后开始形成，各簇头节点以多跳方式发送数据包给汇聚节点。簇间多跳路由采用与簇内路由类似的模糊选择方式，基于节点剩余能量和节点距离关系，选择一条最优路径将数据向着汇聚节点方向传输，直到传送给汇聚节点。

3、簇的重构

簇的重构具体步骤如下：

(1)所述协议中每个簇头在自己的寄存器Reg中记录自己发送的数据包数目。设发送M个数据包以后，当前簇头就将自己的Reg清零，并判断自己是否处于簇间多跳路由中的忙碌状态Busy。设置标志Busy避免当前簇头节点在簇间多跳路由中处于服务状态时进行簇头更换操作。

(2)如图3所示，若当前簇头节点不是处于Busy状态，当前簇头节点向簇内洪泛簇头更新消息，并在当前簇头节点所在的簇间多跳路由上洪泛消息，通知该路由上各个簇头将各自的Reg清零，防止引起不必要的连续的簇头重构。

(3)若当前簇头节点处于Busy状态，如图4，当前簇头节点不会启动簇头更新，直到簇头节点不在Busy状态。

(4)当前簇头节点启动更换簇头节点操作时，先获取簇内各个节点剩余能量并计算其算术平均值Ave1，根据模糊推理和具体应用要求设定常数b，当簇头节点能量小于Ave1*b时，协议认为簇头节点能量“太少”，必须更换簇头，否则不用更换簇头。

(5)若簇头节点判断出自己剩余能量模糊集元素“太少”时，获取该簇内节点剩余能量大于Ave1的节点群并计算其剩余能量平均值Ave2，并认为节点剩余能量大于Ave2时，其剩余能量是模糊集元素“能量充足”。然后当前簇头节点任选一个剩余能量大于Ave2的节点作为本簇的新簇头节点。

(6)将新簇头和旧簇头的标志信息标签号相互赋值给对方，如图5所示，这确保簇头节点的更换对簇间多跳路由透明。

(7)此外，每个簇在循环执行簇的重构过程中记录该簇已进行簇头更换次数Count。簇内每进行一次簇头更换，Count变量进行加1操作。当Count超过阈值后，根据静态簇头标签表，向各簇头洪泛Reset信号，使各簇头将各自的Count变量归零，防止网络在一段时间内连续产生Reset信号，如图6所示。各簇头接收到Reset信号后，按照上述簇间多跳路由构建方法重新进行路由选择。图7所示为一条优化后的簇间多跳路由协议，从中可看出它与图6所示原有的簇间多跳路由已经不同。此外，在同一时间点上Reset信号允许产生竞争，因为网络同时产生一个或多个Reset信号，其作用效果是一样的。

概括地讲，簇的重构采用两级模糊判断方式，是本发明所述路由协议的重要环节，在汇聚节点引导网络完成初始化后，网络就开始完全自组织运行，即在不断实现簇的重构基础上完成数据的准确采集和高效路由。

Claims (3)

1.一种基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于采用模糊控制方法对簇头选择、簇内路由选择、簇头信息融合、簇头节点间路由选择进行经验性和直观性的控制，所述方法包含的步骤为：

第一阶段，网络初始化，完成第一次选择簇头和形成簇结构

步骤1）.  选择簇头：启动汇聚节点，在以汇聚节点为圆心的各个圆环内引导产生均匀分布的簇头节点；

步骤2）.  簇的形成：每个无线传感器节点根据能量与距离的关系选择距离自己最近的簇头，形成簇；

第二阶段，上行传输

步骤3）.  簇内路由：簇内节点采集目标环境信息后，在向着簇头节点方向上模糊判断并选择相邻若干个高剩余能量节点中的任一个作为当前节点的下一跳，如此重复，直到信息传送到簇头节点；每个节点在此过程中记忆自己的路由信息，在重新选择簇头节点之前维持自己一直按照记忆中的路由进行信息的传送；

步骤4）.  簇头的信息融合：每个簇头节点在采集到一定数据包以后将根据模糊推理对数据进行融合：计算数据的算术平均值，丢弃偏差太大的不合理数据；

步骤5）.  簇头间的多跳路由：簇头节点以多跳的方式将数据包发送给汇聚节点，簇间多跳路由采用与簇内路由类似的模糊控制方式，在向着汇聚节点方向上模糊判断并选择相邻若干个高剩余能量簇头节点中的任一个作为当前簇头节点的下一跳，如此重复，直到信息传送到汇聚节点；每个簇头节点在此过程中记忆自己的路由信息，在优化簇间多跳路由之前维持自己一直按照记忆中的路由进行信息的传送；

第三阶段，簇的重构

步骤6）.  簇的重构：簇的重构由当前簇头计数触发开始，当前簇头在本簇范围内经过两次模糊判断，选择高剩余能量节点中的任一个节点作为新的簇头节点，新旧两个簇头节点交换标签号，完成透明的簇的重构过程；

步骤7）.  簇间多跳路由优化：在一个簇内，簇的重构次数超过阈值，就根据静态簇头标签表，通知各个簇头对簇间多跳路由进行优化；

综上所述，在汇聚节点引导网络完成初始化后，网络就开始了完全自组织运行，即在上行传输的过程中不断实现簇的重构，完成数据的准确采集和高效路由。

2.根据权利要求1所述的基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于步骤6）簇的重构：簇的重构由当前簇头计数触发开始，当前簇头在自己的寄存器中记录自己发送的数据包数目,当发送的数据包数目达到已设定的阈值，并且当前簇头不处于簇间多跳路由中的忙碌状态，当前簇头节点就向簇内洪泛簇头更新消息，触发簇的重构，同时当前簇头节点在其所在的簇间多跳路由上洪泛消息，阻止其它簇立即进程重构；当前簇头选择高剩余能量的一个节点作为新簇头，新旧两个簇头节点交换标签号；新簇头继承旧簇头的静态簇头标签表。

3.根据权利要求1所述的基于模糊控制的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于簇间多跳路由优化：簇间多跳路由上的各个簇记录自己进行簇头更换的次数，当簇头更换次数超过阈值时，该簇头以洪泛的方式向静态簇头标签表中的各个簇头发送信息，通知各个簇头启动优化所在的簇间多跳路由，并将各自记录的簇头更换次数清零。

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