基于智能算法的无线传感器网络覆盖及路由研究

发布时间：2017-11-03 12:22

  本文关键词：基于智能算法的无线传感器网络覆盖及路由研究

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【摘要】：传感器网络技术实现了对信息的感知、处理和传输,它和计算机技术、通信技术构成了信息技术的三大支柱,是物联网技术的重要组成部分。无线传感器网络是在传感器节点中加入了无线通信模块,由大量静止或可移动的传感器节点通过自组织和多跳传输的形式构成无线通信网络,每个节点通过感知、采集、处理与传输被监测区域的信息,并最终汇总给网络的所有者,其广泛的应用于国家安全、国防保卫、环境监测、医疗卫生等领域。随着物联网、大数据、云计算的深入研究,无线传感器网络技术受到了空前的重视。无线传感器节点通常是随机播种在监测区域,并且其能量和运算能力也是有限的,所以,节点覆盖和路由传输成为了无线传感器网络最关键的两个技术,决定着网络的工作质量和生命周期。本论文主要从网络的优化覆盖和路由传输入手,在无线传感器网络中应用智能算法(蛙跳算法、果蝇算法),来提升网络的覆盖率,降低节点能耗,增强系统的可靠性。主要研究内容和创新如下:1.针对运动传感器节点的网络覆盖,提出了两种改进的智能算法:虚拟力蛙跳策略和混沌果蝇算法。利用虚拟力算法中的引、斥力因子和随机混沌扰动因子分别对蛙跳算法和果蝇算法每次迭代寻优的当前最优解进行优化改进,使算法能够迅速跳出局部极值,进行全局寻优,最终得出该网络最优化覆盖的节点位置。2.针对固定传感器节点的网络覆盖,提出了一种基于可变步长果蝇算法的传感器网络覆盖节点半径动态规划算法,该算法通过果蝇算法设计出一个合理的传感器节点感知半径,使传感器网络在满足监测区域覆盖要求的同时,网络能耗降低,有效的缓解了覆盖和能耗的矛盾问题。3.针对无线传感器网络中簇首选择和传输问题,提出了一种基于贪婪和改进果蝇算法的新型网络路由协议。该协议通过节点位置和剩余能量建立一个适值函数,对果蝇算法进行改进使之适用于无线传感器网络,最终实现适值函数的优化求解;通过贪婪算法实现簇头节点的优化传输,降低节点能耗,提升网络寿命,使无线传感器网络具有更好的性能。
【关键词】：无线传感器网络 蛙跳算法 果蝇算法 覆盖控制 路由协议
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 主要研究与创新11-13
• 1.4 论文结构安排13-14
• 第二章 无线传感器网络概述14-25
• 2.1 无线传感器网络14
• 2.2 无线传感器网络体系结构14-17
• 2.2.1 传感器节点硬件结构14-16
• 2.2.2 无线传感器网络协议栈16
• 2.2.3 无线传感器网络结构16-17
• 2.3 无线传感器网络特点17-18
• 2.4 无线传感器网络发展的核心技术18
• 2.5 无线传感器网络覆盖控制技术18-21
• 2.5.1 概述18
• 2.5.2 无线传感器网络覆盖控制问题分类18-20
• 2.5.3 无线传感器网络覆盖控制技术的性能评价指标20-21
• 2.6 WSN路由技术21-24
• 2.6.1 概述21-22
• 2.6.2 无线传感器网络路由算法的分类22-23
• 2.6.3 无线传感器网络路由的性能评价指标23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第三章 智能优化算法研究25-33
• 3.1 引言25
• 3.2 智能优化算法的分类25-26
• 3.3 智能优化算法的仿生计算机制26-27
• 3.4 智能优化算法的优势27-28
• 3.5 蛙跳算法28-29
• 3.5.1 蛙跳算法概述28
• 3.5.2 蛙跳算法流程28-29
• 3.6 果蝇优化算法29-32
• 3.6.1 果蝇优化算法概述29-30
• 3.6.2 果蝇优化算法流程30-31
• 3.6.3 果蝇算法的优劣势31-32
• 3.7 本章小结32-33
• 第四章 无线传感器网络的覆盖控制研究33-52
• 4.1 传感器网络覆盖模型33-34
• 4.2 无线传感器网络的虚拟力蛙跳优化算法布局策略34-38
• 4.2.1 概述34
• 4.2.2 虚拟力算法34-35
• 4.2.3 虚拟力蛙跳算法35-36
• 4.2.4 仿真分析36-38
• 4.2.5 小结38
• 4.3 基于混沌果蝇算法的WSN优化布局策略38-44
• 4.3.1 概述38
• 4.3.2 混沌优化38-39
• 4.3.3 混沌果蝇算法的应用和性能分析39-40
• 4.3.4 仿真结果及分析40-44
• 4.3.5 小结44
• 4.4 基于果蝇算法的无线传感器网络动态半径规划44-51
• 4.4.1 概述44-45
• 4.4.2 算法设计45-47
• 4.4.3 仿真结果与分析47-51
• 4.4.4 小结51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 无线传感器网络的路由技术研究52-61
• 5.1 概述52
• 5.2 LEACH协议的能量消耗模型52-54
• 5.3 算法设计54-57
• 5.3.1 改进果蝇算法54-55
• 5.3.2 适值函数55
• 5.3.3 基于贪婪-改进果蝇算法的WSN55-57
• 5.4 仿真结果与分析57-59
• 5.5 本章小结59-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 现有工作总结61-62
• 6.2 未来工作展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-72
• 附录72-74
• 附录一：攻读硕士学位期间发表论文清单73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 肖玮;涂亚庆;徐华;毛育文;;一种快速应对拓扑变化的无线传感器网络层次路由协议[J];传感技术学报;2008年09期

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本文编号：1136180