基于改進(jìn)蟻群算法的傳感器網(wǎng)絡(luò)能量管理的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)具有成本低、應(yīng)用靈活等特點(diǎn),在軍事和民用方面有著廣泛應(yīng)用,并形成了目前測控科學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是有效節(jié)約能源,延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。本文主要從能量問題出發(fā),提出了基于改進(jìn)蟻群算法的拓?fù)淇刂坪吐酚蓞f(xié)議協(xié)議。主要工作如下:針對(duì)蟻群算法存在收斂速度慢、易陷入局部最優(yōu)等缺陷,本文提出了貪婪精英蟻群算法。在精英蟻群算法的基礎(chǔ)上,采用貪婪算法,提高蟻群算法的收斂速度:監(jiān)控算法運(yùn)行狀態(tài)修改算法參數(shù),降低

2、算法陷入局部最優(yōu)的機(jī)率。通過標(biāo)準(zhǔn)測試函數(shù)仿真試驗(yàn)和TSP應(yīng)用仿真試驗(yàn)證明,本文提出的改進(jìn)蟻群算法的魯棒性和解的性能要優(yōu)于精英蟻群算法、最大最小蟻群算法等。在拓?fù)鋮f(xié)議方面,針對(duì)LEACH、HEED、GAF協(xié)議不考慮節(jié)點(diǎn)的位置分布和冗余節(jié)點(diǎn)的休眠問題所造成類首節(jié)點(diǎn)分布不均勻、節(jié)點(diǎn)負(fù)載不平衡、覆蓋冗余過多、能量有效性不足等缺陷,本文提出了新協(xié)議-DEAC協(xié)議,在動(dòng)態(tài)隨機(jī)多層聚類思想的基礎(chǔ)上,考慮剩余能量水平及節(jié)點(diǎn)的負(fù)載平衡,利用節(jié)點(diǎn)的位置相關(guān)

3、信息選擇工作節(jié)點(diǎn)和類首,利用本文提出的改進(jìn)蟻群算法確定協(xié)議中的相關(guān)參數(shù)。本文采用不同的拓?fù)鋮f(xié)議,仿真200個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行試驗(yàn),仿真試驗(yàn)證明新算法能有效降低網(wǎng)絡(luò)的總體能耗、延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間、平衡節(jié)點(diǎn)間的負(fù)載。在路由協(xié)議方面,針對(duì)DD協(xié)議建立路徑能量開銷過大、RR協(xié)議存在路由環(huán)路問題、GEAR協(xié)議容易陷入局部最優(yōu)和路由空洞等缺陷,本文將蟻群算法引入路由協(xié)議以提高路由的自適應(yīng)性。同時(shí)針對(duì)能量路由協(xié)議代價(jià)方程未考慮剩余能量和節(jié)點(diǎn)位置,GEA

4、R代價(jià)方程未考慮節(jié)點(diǎn)間通訊能耗,造成路由數(shù)據(jù)通過量偏小和路由能耗偏大等缺陷,本文提出了改進(jìn)代價(jià)方程。本文采用同一蟻群算法和不同的代價(jià)方程對(duì)40個(gè)SINK節(jié)點(diǎn)的路由問題進(jìn)行了求解,試驗(yàn)證明采用本文的代價(jià)方程求解的性能要好于其它代價(jià)方程。然后本文采用同一代價(jià)方程和不同的蟻群算法及現(xiàn)有的不同的路由協(xié)議對(duì)40個(gè)SINK節(jié)點(diǎn)的路由問題進(jìn)行求解,試驗(yàn)證明采用本文算法,算法不易陷入路由空洞,且路由通過的數(shù)據(jù)量指標(biāo)、路由的能耗要優(yōu)于現(xiàn)有的路由協(xié)議及采用