基于智能優(yōu)化算法的WSN分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織、自適應(yīng)的方式構(gòu)成，這些傳感器節(jié)點(diǎn)具有一定的感知能力、數(shù)據(jù)處理能力和通信能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常以電池為能源，能量非常有限，并且很難得到補(bǔ)充，因此提高能量利用率以延長網(wǎng)絡(luò)使用壽命一直是研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)所關(guān)心的問題。本文以延長網(wǎng)絡(luò)的有效使用時(shí)間為目標(biāo)，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。
　　本文首先分析了在設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議時(shí)面臨的挑戰(zhàn)，分類總結(jié)

2、了典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議及其優(yōu)缺點(diǎn)，然后在詳細(xì)分析LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上，對(duì)LEACH協(xié)議在簇頭節(jié)點(diǎn)選擇和簇間路由方面進(jìn)行改進(jìn)，提出了基于智能優(yōu)化算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議。該協(xié)議在簇頭節(jié)點(diǎn)選擇過程中，綜合考慮了傳感器節(jié)點(diǎn)的剩余能量，簇頭節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的分布和簇頭節(jié)點(diǎn)在簇內(nèi)的位置三個(gè)因素，使用遺傳算法選出適合當(dāng)選簇頭的節(jié)點(diǎn)，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的編碼、適應(yīng)度函數(shù)和遺傳操作等因素進(jìn)行了改進(jìn)，使選舉出的簇頭節(jié)點(diǎn)更加符合路由設(shè)計(jì)的要求。

3、而后，根據(jù)分簇優(yōu)化算法選舉出的簇頭節(jié)點(diǎn)通過自組織方式成簇，簇內(nèi)采用與LEACH協(xié)議相同的通信方式。針對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)間的通信，設(shè)計(jì)了基于蟻群算法的簇間路由算法，使遠(yuǎn)端簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)以簇間多跳路由的方式發(fā)送到基站。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和信息素更新量的計(jì)算中引入了簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量、簇間通信能耗、簇頭節(jié)點(diǎn)間的距離、簇頭節(jié)點(diǎn)與基站的相對(duì)位置等因素，并參照Q-learning算法中代理的思想，使蟻群算法在路徑結(jié)構(gòu)上具有一定的啟發(fā)性。在簇間路由設(shè)計(jì)過程中，將