本发明涉及物联网领域，尤其涉及一种基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法。
背景技术：
1、物联网是一种综合了机械控制、无线感知以及数据采集与共享等技术的综合系统。随着5g技术的迅速发展，物联网应用得到了广泛的应用。
2、对于某些特定的物联网应用场景，现在已经提出了诸如采取集中布置大量传感器方式的超密集组网技术，以利用该超密集组网技术提升物联网内网络流量的峰值性能。当然，集中布置传感器(或称“节点”)虽然可以提高物联网内的网络功率和频谱利用率，但与此同时也会增加节点的能耗。此外，由于不同汇聚节点之间的通信负荷不均衡，会导致物联网内各区域能耗不同，从而使得部分节点可能会因能量耗尽而导致网络服务质量下降。此外，因受网络攻击或物理破坏影响也可能增加节点故障的概率，从而降低网络的连接性能。因此，对物联网进行合理的网络拓扑构建，以提高网络效率至关重要。
3、网络拓扑(或称“物联网拓扑”)是指物联网的网络中各个节点之间的连接和通信关系，其中合理的网络拓扑结构对整个物联网的网络稳定运行起着至关重要的作用，也是影响物联网感知层自组网的安全性和可靠性的关键因素。然而，传统的网络拓扑结构在大规模物联网中的应用存在一些问题，无法很好地解决网络系统的稳定性、能耗和时延等问题。此外，在密集物联网中，由于数据量巨大，一些汇聚节点容易出现性能下降的问题。其中汇聚节点性能下降的一个原因是数据路由中的多跳转发机制，使得这些节点的数据量和能耗都要高于其他节点。此外，由于这类汇聚节点承担了重要任务，容易成为恶意攻击的目标，导致无法正常工作，进而降低了整体网络拓扑的通信性能。因此，通过利用迭代优化方式来调整网络拓扑内不同节点之间的连接关系来优化拓扑结构，构建得到优化的网络拓扑，可以减轻由汇聚节点故障引起的拓扑失效程度，从而延长网络的寿命，确保网络通信的可靠性。
4、不过，现有的物联网拓扑构建方法存在不足：在网络拓扑构建过程中，没有考虑物联网内各节点通信距离特性和计算时间开销较大的问题，导致无法快速地生成具有鲁棒性的网络拓扑。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够快速生成具有更好鲁棒性的基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法。
2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、步骤1，获取预设数量且相互不重复的鲁棒拓扑，且由获取的所有鲁棒拓扑形成初始鲁棒拓扑集合；
4、步骤2，对初始鲁棒拓扑集合内每一个鲁棒拓扑分别进行特征提取，分别得到对应该初始鲁棒拓扑集合内每一个鲁棒拓扑的初始特征向量；其中，初始特征向量与初始鲁棒拓扑集合内的鲁棒拓扑一一对应，初始特征向量由从一个鲁棒拓扑提取到的所有特征所形成；
5、步骤3，获取各初始特征向量内每一位值的出现频率，且将获取的各出现频率分别作为对应初始特征向量内对应位值的出现概率；
6、步骤4，随机生成数字，且根据随机生成的数字与所得各初始特征向量对应位置的出现概率，分别得到对应各初始特征向量的更新后特征向量；
7、步骤5，将所得所有更新后特征向量分别解码为拓扑，分别得到对应每一个更新后特征向量的解码后拓扑；
8、步骤6，将均匀度分布作为所有解码后拓扑的共同特性，且以该均匀度分布作为产生均匀度分布物联网拓扑的先验知识；
9、步骤7，将预设节点数量的初始节点部署到传感器节点部署区域范围内；其中，每个初始节点在该传感器节点部署区域范围内均具备唯一id和坐标；
10、步骤8，各初始节点分别根据自身坐标获取在其通信范围内所有初始节点的节点id列表，且将节点id列表内各节点id对应的节点一起作为该初始节点的潜在邻居列表；
11、步骤9，初始节点在自身获取的潜在邻居列表中选择目标邻居节点并连接该目标邻居节点，且以连接初始节点与目标邻居节点之间的连接边作为该初始节点的目标连接边；其中，对任一初始节点的潜在邻居列表，该潜在邻居列表中邻居节点被选择作为目标邻居节点的概率计算方式如下：
12、
13、1≤k≤k,且k∈z；1≤j≤k,且j∈z；ε>0；1≤i≤n；
14、其中，pi,j表示初始节点i的潜在邻居列表中第j个邻居节点被选择作为目标邻居节点的概率，n为传感器节点部署区域范围内的初始节点总数量，dj表示邻居节点j的度数，dk表示邻居节点k的度数，k是初始节点i的潜在邻居列表中的邻居节点总数量；ε为预设的无限接近零的极小值；
15、步骤10，获取每个初始节点的当前目标连接边数量值，且将该当前目标连接边数量值与预设的拓扑边密度数值均做出判断处理：
16、当初始节点的当前目标连接边数量值等于预设的拓扑边密度数值时，则转入步骤11；否则，转入步骤9，直到每个初始节点的当前目标连接边数量值等于预设的拓扑边密度数值时，转入步骤11；
17、步骤11，将当前所有初始节点所对应的所有目标连接边一起呈现出的节点间连接关系作为最终的鲁棒物联网拓扑。
18、改进地，在所述基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法中，所述初始鲁棒拓扑集合内的鲁棒拓扑通过强化学习手段收集得到。
19、再改进，在所述基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法中，在步骤2中，通过无损压缩方式-算术编码方式对鲁棒拓扑进行特征提取。
20、改进地，在所述基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法中，在执行步骤7～步骤11过程中，所述传感器节点部署区域范围内的初始节点总数量保持不变。
21、与现有技术相比，本发明的优点在于：该发明的基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法通过提取大量不重复鲁棒拓扑的特征，并分别形成对应不同鲁棒拓扑的特征向量，将所有特征向量的共同特征值-均匀度分布作为待构建物联网拓扑的先验知识，并在传感器节点部署区域范围内部署预设节点数量的初始节点后，每个初始节点以概率方式随机选取其自身通信范围内的潜在邻居列表并连接该潜在邻居列表中的目标邻居节点以及得到目标连接边，以保证节点度数保持在一个尽可能均匀的分布状态(即节点度数具有均匀分布的特性或者称节点度均匀性)，且将该节点度均匀性作为该鲁棒物联网拓扑构建方法的驱动(即目标)，使得拓扑中不会产生度数过高或者过低的节点，但又具备一定的随机性，而后直到判断每个初始节点的当前目标连接边数量值等于预设的拓扑边密度数值时，将当前所有初始节点所对应的所有目标连接边一起呈现出的节点间连接关系作为最终的鲁棒物联网拓扑，且因潜在邻居列表中各邻居节点被初始节点选中为目标邻居节点的概率具有随机性，从而能以极低的时间开销生成高鲁棒性的物联网拓扑，这样最终所得鲁棒物联网拓扑能够对恶意攻击和随机攻击具有更好的鲁棒性能。
1.基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法，其特征在于，所述初始鲁棒拓扑集合内的鲁棒拓扑通过强化学习手段收集得到。
3.根据权利要求1所述的基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法，其特征在于，在步骤2中，通过无损压缩方式-算术编码方式对鲁棒拓扑进行特征提取。
4.根据权利要求1～3任一项所述的基于节点度均匀性驱动的鲁棒物联网拓扑构建方法，其特征在于，在执行步骤7～步骤11过程中，所述传感器节点部署区域范围内的初始节点总数量保持不变。
