【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種信息獲取和處理的綜合性學(xué)科,它包含了傳感器和無線通信等技術(shù),被普遍使用在環(huán)境監(jiān)測、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。因其受到硬件資源、電源容量等的限制,為了實現(xiàn)對溫室環(huán)境的監(jiān)測,并且有效的延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期,需要對已有的路由算法進行改進,從而設(shè)計有效的節(jié)能路由算法也已成為WSN領(lǐng)域的研究重點之一,其研究價值和市場價值也越來越大。論文首先對國內(nèi)外無線傳感網(wǎng)絡(luò)及無線傳感網(wǎng)絡(luò)路由算法的發(fā)展現(xiàn)狀及幾種典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法進行分析和對比。以LEACH算法為切入點,針對LEACH算法的兩個主要步驟:簇的建立過程和穩(wěn)定過程,分別進行改進。其中,簇的建立過程,通過引入維諾圖來完成節(jié)點成簇;穩(wěn)定過程,通過引入改進的蟻群算法以多跳的形式完成簇間路由。通過對改進后算法和已有算法進行仿真對比,仿真實驗表明:改進的算法在節(jié)點成簇的過程與LEACH算法相比簇的分布和死亡節(jié)點的分布更加均勻;在簇頭和Sink節(jié)點通信的過程中,改進后的算法和LEACH算法及基本蟻群算法等相比,有效地均衡了簇頭間的能耗,并且整個網(wǎng)絡(luò)的生命周期得以延長。另外,論文中對溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀進行分析,在需求分析的基礎(chǔ)上,把改進后的多跳分簇路由算法應(yīng)用于系統(tǒng)的節(jié)點成簇、簇內(nèi)簇間路由中。在確保各個傳感器采集節(jié)點能夠能量均衡的采集數(shù)據(jù),并且可以在WSN中進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤嵯?通過硬件設(shè)計和軟件編程,最終成功實現(xiàn)了對溫室大棚環(huán)境的實時監(jiān)測。本文為實現(xiàn)基于維諾圖和改進蟻群算法路由算法的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)提供了總體設(shè)計方案、硬件設(shè)計和軟件實現(xiàn)的具體方法。
【圖文】：

Fig.2-1 The working process of each round of LEACH algorithm由上圖所示，協(xié)商階段也即是簇的形成階段，主要完成簇頭的選取并內(nèi)路由使節(jié)點成簇，同時在該階段會完成算法的初始化工作。節(jié)點被頭之后，首先發(fā)送一個攜帶自己 ID 等信息的廣播，其他節(jié)點會收到自不同簇頭的廣播，如果簇頭節(jié)點收到其他簇頭節(jié)點的廣播信息后會棄，若非簇頭節(jié)點接收到廣播信息，則會判斷信號的強弱，確定要加，然后回復(fù)給對應(yīng)的簇頭一個請求加入包，并且，非簇頭節(jié)點加入簇，簇頭節(jié)點會維護一個簇內(nèi)成員信息表，為成員節(jié)點分配一個可以通隙，從而避免簇內(nèi)通信雜亂，一個時隙就是一幀，時間長度相等。穩(wěn)即簇的數(shù)據(jù)通信階段，簇中成員節(jié)點根據(jù)簇頭節(jié)點分配的時隙，以輪式，當(dāng)自己的時隙到達，就采集數(shù)據(jù)并發(fā)送至簇頭節(jié)點，簇頭節(jié)點首收到的數(shù)據(jù)進行融合處理，然后發(fā)送至匯聚節(jié)點。穩(wěn)定階段經(jīng)歷的時，說明算法的有效性越強，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，，新的一輪重新開始，具體實現(xiàn)如下。1. 簇頭選取LEACH 算法中對簇頭的選擇是隨機進行的，簇頭的決定因素主要有當(dāng)前算法運行的輪數(shù)和簇頭節(jié)點數(shù)量與總節(jié)點數(shù)的百分比。整個分簇

LEACH算法流程圖
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5;TP212.9

【參考文獻】

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本文編號：2660802