基于模糊逻辑控制理论的HEED分簇方案的改进与实现
发布时间：2021-05-15 02:05
在网络中的无线传感器节点的处理能力，存储容量、能源资源有限，使网络的拓扑结构，能源使用效率的问题成为制约无线传感器网络发展的瓶颈问题。如何获得一个合理的网络拓扑结构、减少节点能量消耗俨然成为无线传感网络技术中的研究热点。现有的无线传感器网络分簇方案还存在许多问题，本文旨在从网络的拓扑结构、簇内均匀度以及网络的生命周期这三个方面开展分簇方案的研究，在原HEED方案的基础之上提出了一个负载均衡、能量低且分簇均匀的分簇方案HEED-F（HEED Fuzzy）。方案主要进行了如下几个方面的改进：（1）在分簇过程中，综合考虑节点的自身剩余能量、周围邻居节点个数、平均距离三个因素，构建模糊逻辑控制模型，用该模型计算节点的通信代价，将其作为HEED算法中簇头选择的次参数；（2）簇内优化：对一次分簇后得到的各子簇进行簇头优化，即选择一个通信代价最低的节点作为最终簇头；（3）多级分簇：对选出的簇头进行二次分簇后，根据能量最大准则动态选出代理的最终二级簇头，一级簇头通过单跳或多跳的方式将数据发送给代理二级簇头，并最终由二级簇头转发给sink节点，从而既降低了数据传输能耗，又延长了网络生命周期。最后，在MA...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.3 本文内容结构安排
第二章 无线传感器网络路由协议与应用分析
2.1 路由协议分析
2.2 拓扑结构控制技术
2.3 分簇的特性与目标
2.3.1 分簇的特性
2.3.2 分簇的目标
2.4 无线传感器网络典型分簇方案
2.4.1 LEACH
2.4.2 HEED
2.4.3 CHEF
2.4.4 HEED-NPF
2.5 无线传感网络的应用分析
2.6 本章小结
第三章 隶属度函数与模糊逻辑控制方案研究
3.1 隶属度函数
3.1.1 常用隶属度函数的确定方法
3.1.2 常用的隶属度函数
3.2 模糊逻辑控制理论
3.2.1 模糊逻辑控制理论的特点
3.2.2 模糊逻辑控制的发展与应用
3.2.3 模糊集合的定义和模糊逻辑控制器的模型
3.3 模糊逻辑控制器的实现
3.3.1 精确输入量的模糊化
3.3.2 模糊规则的设计和推理
3.3.3 精确输出量的解模糊判决
3.4 本章小结
第四章 基于模糊逻辑理论的 HEED 分簇方案的改进
4.1 HEED-F 相关模型与参数的设定
4.1.1 能量消耗模型设定
4.1.2 网络模型设定
4.1.3 相关参数设定
4.2 HEED-F 分簇路由协议
4.3 HEED-F 中的成簇算法
4.3.1 基于模糊逻辑的分簇
4.3.2 多级分簇与簇内优化
4.4 HEED-F 算法实现过程
4.4.1 算法实现流程图
4.4.2 算法的核心代码解析
4.5 本章小结
第五章 HEED-F 分簇方案的实现与结果分析
5.1 仿真环境与主要内容
5.1.1 仿真环境
5.1.2 仿真内容
5.2 分簇均匀度分析
5.2.1 子簇内部均匀度
5.2.2 子簇的大小分布
5.2.3 节点竞选为簇头的频率
5.3 网络生存周期分析
5.3.1 节点死亡情况分析
5.3.2 网络总能耗分析
5.4 多级分簇结果分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络模糊逻辑分簇路由协议[J]. 闫会芹,何加铭,郑紫微,曾兴斌. 无线电通信技术. 2013(06)
[2]一种LEACH协议的多级分簇改进算法[J]. 罗冰,黄玉清. 计算机工程. 2013(06)
[3]隶属函数的确定及应用[J]. 刘小艳,刘欣宇,王梅. 电脑知识与技术. 2010(31)
[4]新的无线传感器网络分簇算法[J]. 胡静,沈连丰,宋铁成,任德盛. 通信学报. 2008(07)
[5]无线传感器网络分簇路由协议[J]. 沈波,张世永,钟亦平. 软件学报. 2006(07)
硕士论文
[1]无线传感器网络LEACH协议的算法改进[D]. 李天池.山东大学 2012
[2]无线传感网络路由算法的研究[D]. 万东.浙江大学 2006
本文编号：3186736
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.3 本文内容结构安排
第二章 无线传感器网络路由协议与应用分析
2.1 路由协议分析
2.2 拓扑结构控制技术
2.3 分簇的特性与目标
2.3.1 分簇的特性
2.3.2 分簇的目标
2.4 无线传感器网络典型分簇方案
2.4.1 LEACH
2.4.2 HEED
2.4.3 CHEF
2.4.4 HEED-NPF
2.5 无线传感网络的应用分析
2.6 本章小结
第三章 隶属度函数与模糊逻辑控制方案研究
3.1 隶属度函数
3.1.1 常用隶属度函数的确定方法
3.1.2 常用的隶属度函数
3.2 模糊逻辑控制理论
3.2.1 模糊逻辑控制理论的特点
3.2.2 模糊逻辑控制的发展与应用
3.2.3 模糊集合的定义和模糊逻辑控制器的模型
3.3 模糊逻辑控制器的实现
3.3.1 精确输入量的模糊化
3.3.2 模糊规则的设计和推理
3.3.3 精确输出量的解模糊判决
3.4 本章小结
第四章 基于模糊逻辑理论的 HEED 分簇方案的改进
4.1 HEED-F 相关模型与参数的设定
4.1.1 能量消耗模型设定
4.1.2 网络模型设定
4.1.3 相关参数设定
4.2 HEED-F 分簇路由协议
4.3 HEED-F 中的成簇算法
4.3.1 基于模糊逻辑的分簇
4.3.2 多级分簇与簇内优化
4.4 HEED-F 算法实现过程
4.4.1 算法实现流程图
4.4.2 算法的核心代码解析
4.5 本章小结
第五章 HEED-F 分簇方案的实现与结果分析
5.1 仿真环境与主要内容
5.1.1 仿真环境
5.1.2 仿真内容
5.2 分簇均匀度分析
5.2.1 子簇内部均匀度
5.2.2 子簇的大小分布
5.2.3 节点竞选为簇头的频率
5.3 网络生存周期分析
5.3.1 节点死亡情况分析
5.3.2 网络总能耗分析
5.4 多级分簇结果分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络模糊逻辑分簇路由协议[J]. 闫会芹,何加铭,郑紫微,曾兴斌. 无线电通信技术. 2013(06)
[2]一种LEACH协议的多级分簇改进算法[J]. 罗冰,黄玉清. 计算机工程. 2013(06)
[3]隶属函数的确定及应用[J]. 刘小艳,刘欣宇,王梅. 电脑知识与技术. 2010(31)
[4]新的无线传感器网络分簇算法[J]. 胡静,沈连丰,宋铁成,任德盛. 通信学报. 2008(07)
[5]无线传感器网络分簇路由协议[J]. 沈波,张世永,钟亦平. 软件学报. 2006(07)
硕士论文
[1]无线传感器网络LEACH协议的算法改进[D]. 李天池.山东大学 2012
[2]无线传感网络路由算法的研究[D]. 万东.浙江大学 2006
本文编号：3186736
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