电力无线抄表系统的遗传—蚁群混合路由算法研究

发布时间：2017-10-08 10:23

  本文关键词：电力无线抄表系统的遗传—蚁群混合路由算法研究

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【摘要】：针对电力无线抄表系统的网络传输距离、障碍物对无线网络的影响等因素,逐步解决对于建设鲁棒、可靠、低成本的电力无线抄表系统来说至关重要。在电力无线抄表系统中用WSN技术作为用电信息采集的主要通信方式,是用来解决电力系统尤其是农网测量点多、地域分布广泛、地理位置复杂导致数据通信障碍难题的一种新型通信方式。通过对WSN路由算法的研究,可将用户用电数据及时准确上传到数据服务器,保障用户的可靠供电。基于以上研究背景,针对常用路由算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优解等难题,提出了一种遗传-蚁群算法的混合路由方法使得无线网络性能能够提供更好的网络服务质量。文章研究内容如下：(1)通过对WSN及传统路由协议的研究,对比平面路由与分簇路由协议的优缺点,以降低能量消耗、提高无线网络性能为目标,采用分簇路由协议作为基础路由协议。(2)遗传算法与蚁群算法混合技术研究。重点研究遗传算法和蚁群算法,针对蚁群算法搜索时间过长、初始信息素缺乏、容易陷入局部最优出现停滞等现象,提出基于遗传-蚁群混合的WSN路由算法。在遗传算法部分进行交叉和变异的混合策略,求解出遗传算法较优解作为蚁群算法的初始信息素,在蚁群算法部分对其参数进行选择及提出分簇集群蚁群路由算法对路径进行优化,找到混合路由全局最优解。通过对遗传-蚁群混合路由算法进行测试,验证算法的可行性。(3)提高电力无线抄表系统的网络服务质量与性能。将混合路由算法应用于电力无线抄表系统中,采用分簇集群蚁群路由算法减少了簇头节点的能量消耗,在实现能量有效的前提下遗传-蚁群混合路由算法能够满足无线网络服务质量的需求。通过混合路由算法,避免出现网络拥塞现象,节约能量消耗,保证电力抄表系统的数据传输质量。最终通过MATLAB仿真得出预期的结果。
【关键词】：无线传感器网络 电力无线抄表系统 遗传算法 蚁群算法 网络服务质量(QoS) 混合路由算法
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM933.4;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 选题背景及意义11-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.2.1 电力无线抄表系统研究现状15
• 1.2.2 电力抄表系统路由智能算法研究现状15-17
• 1.3 论文的主要研究内容17-19
• 第二章 WSN及路由协议研究19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 WSN概述及应用19-22
• 2.3 WSN路由协议分析22-25
• 2.3.1 分簇路由的拓扑结构22-23
• 2.3.2 分簇路由协议经典算法23-25
• 2.4 平面路由协议与分簇路由协议比较25-26
• 2.5 WSN路由设计要求26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 遗传与蚁群混合路由算法分析29-51
• 3.1 引言29
• 3.2 遗传蚁群算法混合的基本思想29-30
• 3.3 适应度函数仿真与算法复杂度比较30-32
• 3.4 遗传算法部分的设计32-36
• 3.4.1 基本遗传算法32-34
• 3.4.2 交叉操作34-35
• 3.4.3 变异操作35-36
• 3.5 蚁群算法部分的设计36-41
• 3.5.1 基本蚁群算法36-38
• 3.5.2 蚁群算法参数选择38-41
• 3.6 蚁群路由算法的改进41-47
• 3.6.1 Dijkstra算法41-42
• 3.6.2 增强集群蚁群路由算法42-47
• 3.7 遗传蚁群算法测试47-49
• 3.8 本章小结49-51
• 第四章 基于WSN电力抄表系统路由算法仿真分析51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 WSN电力抄表系统的结构51-53
• 4.3 WSN混合路由算法的模型53-56
• 4.4 算法的仿真和性能分析56-66
• 4.4.1 无线路由评价指标56-58
• 4.4.2 路由的创建58-60
• 4.4.3 仿真结果及分析60-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 工作总结与展望67-69
• 5.1 工作总结67
• 5.2 工作展望67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-75
• 附录A (攻读学位期间发表论文情况)75

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本文编号：993479