一种基于智能算法的无线传感网络路由协议的研究

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无线传感器网络(WSN)路由协议的通信技术发展日渐成熟,分簇策略和多跳路由协议技术是WSN路由协议中的关键技术。分簇策略主要研究对象为网络拓扑结构的设计,主要研究方向有分簇结构、簇首数量、簇首位置以及重要参数设置;路由机制技术则是将普通节点所采集的数据采用多跳路由并且选择最优路径发送到基站。鉴于WSN自身的网络能量受限、网络路由拓扑多样性和数据采集难度等特点,所以在路由协议的发展研究上针对以上两种技术有更高的要求。本文对分簇优化和路由协议技术进行改进,从而延长网络的生命周期、使全局网络能耗得到均衡、增加算法的收敛速度和精度。分别对粒子群算法(PSO)和蚁群算法(ACO)进行改进,在两种改进算法的基础上提出一种结合改进PSO与改进ACO的WSN群体智能路由协议(AWPSO-ACO)。在分簇阶段对PSO的惯性权重和加速因子进行改进,并对最优簇首数和适应度函数进行分析设计,优化簇首选举。然后对路由通信阶段进行优化改进,在基本ACO的基础上引入伪随机状态转移规则对蚂蚁转移概率和进行改进。根据节点能量值选取能量高的节点作为蚂蚁下一跳,路由通信提供能量。对启发函数基于通信阈值进行改进,对簇间路由进行优化防止路由算法陷入局部最优,提高簇间路由通信效率。通过对本文所提出算法与LEACH、PSO进行对比,仿真结果表明本文所提出的算法可有效提高网络能量利用率,防止因为簇头选择不合理和路由设计不佳导致的网络过早死亡。使全局网络能耗得到均衡,从而达到了延长网络生存周期和生命周期的目的。
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