針對無線傳感器網(wǎng)絡分簇不合理、路徑尋優(yōu)性能不佳等問題,提出了改進引力搜索算法的分環(huán)路由協(xié)議(IGSAR).首先對節(jié)點覆蓋的區(qū)域進行分環(huán),并給出各環(huán)內(nèi)每個簇的成員節(jié)點數(shù),節(jié)點通過記錄接收的鄰居節(jié)點信號個數(shù),達到設定值后宣布成簇,然后在簇內(nèi)選舉簇頭;簇間路由采用引力搜索算法尋找最優(yōu)路徑,同時引入動態(tài)權重優(yōu)化搜索算法,以多跳的方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚節(jié)點.仿真結果證明:IGSAR協(xié)議在簇頭能耗的均衡性和節(jié)點能量的利用方面均優(yōu)于EEUC協(xié)議、RCANND協(xié)議.

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圖4 存活節(jié)點

如圖4所示,EEUC協(xié)議出現(xiàn)節(jié)點失效的輪數(shù)最小,說明網(wǎng)絡中存在節(jié)點因為能耗過大而出現(xiàn)節(jié)點過早失效;RCANND協(xié)議相對EEUC協(xié)議有所提高;而IGSAR協(xié)議第一個節(jié)點失效的輪數(shù)和最后一個節(jié)點失效的輪數(shù)均比EEUC協(xié)議和RUANND協(xié)議大,即網(wǎng)絡生命周期最長.4.3節(jié)點剩余能量

圖1 構造簇流程圖

式中,di,j2為節(jié)點i到簇內(nèi)鄰節(jié)點j距離的平方.由簇頭選舉公式可知,節(jié)點剩余能量大、簇內(nèi)節(jié)點向心性小、離匯聚節(jié)點近的更容易成為簇頭.構造簇的流程圖:3.3基于動態(tài)權重引力搜索算法

圖2 權重系數(shù)與適應度值的關系

權重與適應度值的關系圖如圖2所示:由此構建出動態(tài)權重的引力搜索算法如式(20):

圖3 簇頭能耗方差

隨機抽取10輪簇頭能耗方差數(shù)據(jù)如圖3所示,由于EEUC協(xié)議選擇簇頭僅考慮節(jié)點剩余能量,沒有考慮與匯聚節(jié)點的距離和簇頭節(jié)點周圍密集度,造成部分簇頭節(jié)點的成員節(jié)點數(shù)過大,數(shù)據(jù)傳輸距離遠,所以該協(xié)議的簇頭能耗方差較大,且不穩(wěn)定;RCANND協(xié)議采用分環(huán)的方法,比EEUC的均衡性好;IG....

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