基于遗传算法的无线传感器网络层次路由协议研究

发布时间：2017-09-27 05:03

  本文关键词：基于遗传算法的无线传感器网络层次路由协议研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 拓扑控制 遗传算法 LEACH算法

【摘要】：无线传感器网络结合了片上系统、传感器技术和低功耗通信这三个先进技术。该类网络通常由大量随机部署的传感器节点通过自组织的方式构成,目前已经广泛应用于军事、医疗以及环境监测等领域中。随着物联网社会的不断发展,无线传感器网络作为物联网和信息物联融合系统的核心技术,对其的相关研究将变得愈发重要。由于节点算力和能量均受限制,如何延长网络生存时间是无线传感器网络研究的重要内容。本文针对无线传感器网络中的层次型路由算法展开研究,利用遗传算法解决高效率、低能耗数据传输路径的选择问题,优化层次型无线传感器网络簇间路由,寻找能量消耗低的通信路由以降低能耗。论文的主要内容如下：(1)提出了一种基于遗传算法的无线传感器网络路由协议,该协议解决了无线传感器网络节点能量的有限性,节点分布随机性等特性,提出了一种动态、智能的路由选择传输方式来获取有效而且节能的通信路由,并且通过能量均衡负载使传感器节点达到最大化的网络生命周期,最后通过仿真实验验证了遗传算法在无线传感器网络路由选择上的有效性。(2)本文主要研究以LEACH协议为代表的层次型路由协议,作者有针对地选择了LEACH协议作为研究对象,分析了LEACH协议的簇头选举、成簇方式等运行机制,对其不足之处提出了自己的改进思路。原始LEACH协议通过随机的方式选取簇头,改进后的LEACH协议将节点的剩余能量作为主要依据。(3)在结合LEACH协议分层网络优点的基础上对其簇头选择、成簇过程以及簇间通信做出改进,将遗传算法应用于寻找能耗最低的簇头间数据转发路径,提出了一种改进后的LEACH路由算法。最后对改进的算法进行仿真,与LEACH和它的一些算法作对比,验证了该算法的有效性。
【关键词】：无线传感器网络 拓扑控制 遗传算法 LEACH算法
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 无线传感器网络的特点和应用12-17
• 1.3.1 无线传感器网络的特点12-14
• 1.3.2 无线传感器网络的应用14-17
• 1.4 无线传感器网络的关键技术17-20
• 1.4.1 路由协议17-18
• 1.4.2 时间同步技术18
• 1.4.3 安全设计技术18-19
• 1.4.4 服务质量保证19-20
• 1.5 文章主要内容和结构20-23
• 1.5.1 主要内容20-21
• 1.5.2 章节安排21-23
• 第二章 无线传感器网络路由协议的分析和比较23-35
• 2.1 概述23-24
• 2.2 无线传感器网络路由协议的分类24-33
• 2.2.1 广播式路由协议25-29
• 2.2.2 分簇式路由协议29-31
• 2.2.3 坐标式路由协议31-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 基于遗传算法的无线传感器网络路由协议研究35-47
• 3.1 概述35
• 3.2 遗传算法描述35-37
• 3.3 遗传算法在无线传感器网络中的应用37-39
• 3.4 基于遗传算法的无线传感器网络路由协议39-42
• 3.4.1 无线传感器网络路由模型39-40
• 3.4.2 遗传算法在无线传感器网络中的基因编码方式40
• 3.4.3 适应度函数的确立40
• 3.4.4 遗传算子的选取40-41
• 3.4.5 交叉算子的选取41
• 3.4.6 变异算子的选取41-42
• 3.5 算法流程42
• 3.6 实验仿真与结果分析42-44
• 3.7 本章小结44-47
• 第四章 LEACH协议及其衍生算法运行原理分析47-61
• 4.1 概述47-48
• 4.2 LEACH簇头选举过程48-50
• 4.3 LEACH分群算法50-52
• 4.4 稳定状态阶段52
• 4.5 LEACH Centralized protocol52-57
• 4.6 TL-LEACH protocol57-59
• 4.7 Vice-LEACH(VLEACH)protocol59-60
• 4.8 本章小结60-61
• 第五章 层次路由的研究和改进61-69
• 5.1 算法设计思路61-62
• 5.2 算法的网络模型62
• 5.3 算法的能量模型62-63
• 5.4 算法的实现过程63-68
• 5.4.1 簇头的选择63-64
• 5.4.2 成簇阶段64-66
• 5.4.3 簇间数据传输66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第六章 模拟实验与结果分析69-75
• 6.1 仿真实验参数设定69
• 6.2 仿真实验与结果分析69-73
• 6.3 本章小结73-75
• 第七章 总结与展望75-77
• 7.1 总结75
• 7.2 展望75-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-85
• 攻读硕士学位期间科研成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 卢冬亮;廖兴禾;宋令邦;庞训龙;;数据融合系统分析[J];四川兵工学报;2010年10期

2 余向阳;;无线传感器网络研究综述[J];单片机与嵌入式系统应用;2008年08期

3 李坡源;王艳艳;杨济安;;一种基于预约的无线传感器网络MAC协议[J];传感器世界;2007年02期

4 吴巍;;无线传感器网络可靠性建模方法[J];电子测试;2012年05期

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本文编号：927752