本文關鍵詞：基于智能算法的無線傳感器網絡覆蓋及路由研究

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【摘要】：傳感器網絡技術實現了對信息的感知、處理和傳輸,它和計算機技術、通信技術構成了信息技術的三大支柱,是物聯網技術的重要組成部分。無線傳感器網絡是在傳感器節(jié)點中加入了無線通信模塊,由大量靜止或可移動的傳感器節(jié)點通過自組織和多跳傳輸的形式構成無線通信網絡,每個節(jié)點通過感知、采集、處理與傳輸被監(jiān)測區(qū)域的信息,并最終匯總給網絡的所有者,其廣泛的應用于國家安全、國防保衛(wèi)、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生等領域。隨著物聯網、大數據、云計算的深入研究,無線傳感器網絡技術受到了空前的重視。無線傳感器節(jié)點通常是隨機播種在監(jiān)測區(qū)域,并且其能量和運算能力也是有限的,所以,節(jié)點覆蓋和路由傳輸成為了無線傳感器網絡最關鍵的兩個技術,決定著網絡的工作質量和生命周期。本論文主要從網絡的優(yōu)化覆蓋和路由傳輸入手,在無線傳感器網絡中應用智能算法(蛙跳算法、果蠅算法),來提升網絡的覆蓋率,降低節(jié)點能耗,增強系統(tǒng)的可靠性。主要研究內容和創(chuàng)新如下:1.針對運動傳感器節(jié)點的網絡覆蓋,提出了兩種改進的智能算法:虛擬力蛙跳策略和混沌果蠅算法。利用虛擬力算法中的引、斥力因子和隨機混沌擾動因子分別對蛙跳算法和果蠅算法每次迭代尋優(yōu)的當前最優(yōu)解進行優(yōu)化改進,使算法能夠迅速跳出局部極值,進行全局尋優(yōu),最終得出該網絡最優(yōu)化覆蓋的節(jié)點位置。2.針對固定傳感器節(jié)點的網絡覆蓋,提出了一種基于可變步長果蠅算法的傳感器網絡覆蓋節(jié)點半徑動態(tài)規(guī)劃算法,該算法通過果蠅算法設計出一個合理的傳感器節(jié)點感知半徑,使傳感器網絡在滿足監(jiān)測區(qū)域覆蓋要求的同時,網絡能耗降低,有效的緩解了覆蓋和能耗的矛盾問題。3.針對無線傳感器網絡中簇首選擇和傳輸問題,提出了一種基于貪婪和改進果蠅算法的新型網絡路由協(xié)議。該協(xié)議通過節(jié)點位置和剩余能量建立一個適值函數,對果蠅算法進行改進使之適用于無線傳感器網絡,最終實現適值函數的優(yōu)化求解;通過貪婪算法實現簇頭節(jié)點的優(yōu)化傳輸,降低節(jié)點能耗,提升網絡壽命,使無線傳感器網絡具有更好的性能。
【關鍵詞】：無線傳感器網絡 蛙跳算法 果蠅算法 覆蓋控制 路由協(xié)議
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀10-11
• 1.3 主要研究與創(chuàng)新11-13
• 1.4 論文結構安排13-14
• 第二章 無線傳感器網絡概述14-25
• 2.1 無線傳感器網絡14
• 2.2 無線傳感器網絡體系結構14-17
• 2.2.1 傳感器節(jié)點硬件結構14-16
• 2.2.2 無線傳感器網絡協(xié)議棧16
• 2.2.3 無線傳感器網絡結構16-17
• 2.3 無線傳感器網絡特點17-18
• 2.4 無線傳感器網絡發(fā)展的核心技術18
• 2.5 無線傳感器網絡覆蓋控制技術18-21
• 2.5.1 概述18
• 2.5.2 無線傳感器網絡覆蓋控制問題分類18-20
• 2.5.3 無線傳感器網絡覆蓋控制技術的性能評價指標20-21
• 2.6 WSN路由技術21-24
• 2.6.1 概述21-22
• 2.6.2 無線傳感器網絡路由算法的分類22-23
• 2.6.3 無線傳感器網絡路由的性能評價指標23-24
• 2.7 本章小結24-25
• 第三章 智能優(yōu)化算法研究25-33
• 3.1 引言25
• 3.2 智能優(yōu)化算法的分類25-26
• 3.3 智能優(yōu)化算法的仿生計算機制26-27
• 3.4 智能優(yōu)化算法的優(yōu)勢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 果蠅優(yōu)化算法29-32
• 3.6.1 果蠅優(yōu)化算法概述29-30
• 3.6.2 果蠅優(yōu)化算法流程30-31
• 3.6.3 果蠅算法的優(yōu)劣勢31-32
• 3.7 本章小結32-33
• 第四章 無線傳感器網絡的覆蓋控制研究33-52
• 4.1 傳感器網絡覆蓋模型33-34
• 4.2 無線傳感器網絡的虛擬力蛙跳優(yōu)化算法布局策略34-38
• 4.2.1 概述34
• 4.2.2 虛擬力算法34-35
• 4.2.3 虛擬力蛙跳算法35-36
• 4.2.4 仿真分析36-38
• 4.2.5 小結38
• 4.3 基于混沌果蠅算法的WSN優(yōu)化布局策略38-44
• 4.3.1 概述38
• 4.3.2 混沌優(yōu)化38-39
• 4.3.3 混沌果蠅算法的應用和性能分析39-40
• 4.3.4 仿真結果及分析40-44
• 4.3.5 小結44
• 4.4 基于果蠅算法的無線傳感器網絡動態(tài)半徑規(guī)劃44-51
• 4.4.1 概述44-45
• 4.4.2 算法設計45-47
• 4.4.3 仿真結果與分析47-51
• 4.4.4 小結51
• 4.5 本章小結51-52
• 第五章 無線傳感器網絡的路由技術研究52-61
• 5.1 概述52
• 5.2 LEACH協(xié)議的能量消耗模型52-54
• 5.3 算法設計54-57
• 5.3.1 改進果蠅算法54-55
• 5.3.2 適值函數55
• 5.3.3 基于貪婪-改進果蠅算法的WSN55-57
• 5.4 仿真結果與分析57-59
• 5.5 本章小結59-61
• 第六章 總結與展望61-63
• 6.1 現有工作總結61-62
• 6.2 未來工作展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-72
• 附錄72-74
• 附錄一：攻讀碩士學位期間發(fā)表論文清單73-74

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 肖瑋;涂亞慶;徐華;毛育文;;一種快速應對拓撲變化的無線傳感器網絡層次路由協(xié)議[J];傳感技術學報;2008年09期

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本文編號：1136180