本文關(guān)鍵詞：基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)一般是指由傳感器節(jié)點(diǎn)組成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò),節(jié)點(diǎn)彼此之間以無線通信的方式交流。節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)是體積小、功耗低。目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在軍事、智能交通、醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。傳感器節(jié)點(diǎn)本身的能量有限和通信能力弱是WSN路由算法研究的核心內(nèi)容。 WSN路由算法是指傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)需要把數(shù)據(jù)分組的從源節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)。本文首先介紹了WSN的結(jié)構(gòu)、特征和協(xié)議棧模型,并對WSN的幾種路由算法進(jìn)行了對比分析,提出了以蟻群算法為數(shù)學(xué)模型的路由問題解決方法。針對基本蟻群算法收斂時間長且容易陷入局部最優(yōu)解的問題,本文從信息素更新策略,能耗策略和轉(zhuǎn)移概率策略三個方面進(jìn)行了改進(jìn),并在MATLAB中對改進(jìn)的算法進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明改進(jìn)的蟻群算法能有效的尋找到最優(yōu)路徑,并且收斂速度較快,節(jié)點(diǎn)的能耗也較低。 在軟件仿真的基礎(chǔ)上,本文以現(xiàn)場可編輯門陣列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)為控制核心設(shè)計(jì)出一種基于改進(jìn)蟻群算法的硬件實(shí)現(xiàn)。各個功能模塊設(shè)計(jì)完成后,對整個系統(tǒng)進(jìn)行了功能仿真。結(jié)果表明基于FPGA的改進(jìn)蟻群算法運(yùn)行速度更快,工程實(shí)踐意義明顯。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 路由算法 改進(jìn)蟻群算法 FPGA
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TP18
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 路由算法的發(fā)展12-14
• 1.2.2 路由算法的分類14-15
• 1.3 蟻群算法的改進(jìn)15-16
• 1.4 本文研究的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)16-19
• 2 WSN路由算法簡介19-33
• 2.1 WSN概述19-22
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)及節(jié)點(diǎn)特征19-21
• 2.1.2 協(xié)議棧21-22
• 2.2 WSN路由算法介紹22-31
• 2.2.1 平面路由算法22-26
• 2.2.2 分簇路由算法26-31
• 2.3 WSN路由算法的分析對比31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 3 基于蟻群算法的WSN路由算法33-43
• 3.1 蟻群算法概述33-39
• 3.1.1 蟻群的行為描述33-34
• 3.1.2 蟻群算法的機(jī)制原理34-35
• 3.1.3 基本蟻群算法的數(shù)學(xué)模型35-37
• 3.1.4 基本蟻群算法的實(shí)現(xiàn)步驟37-39
• 3.2 基于改進(jìn)蟻群算法的WSN路由算法39-42
• 3.2.1 能耗模型39-40
• 3.2.2 轉(zhuǎn)移概率模型40-41
• 3.2.3 信息素更新策略41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 4 仿真結(jié)果和分析43-49
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图跋嚓P(guān)參數(shù)的設(shè)定43-44
• 4.2 仿真結(jié)果及分析44-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 5 改進(jìn)蟻群算法的FPGA實(shí)現(xiàn)49-75
• 5.1 蟻群算法硬件的主要特點(diǎn)49
• 5.2 FPGA簡述49-52
• 5.2.1 FPGA的基本結(jié)構(gòu)49-50
• 5.2.2 FPGA最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)50-52
• 5.3 基于改進(jìn)蟻群算法的WSN路由優(yōu)化器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-55
• 5.4 改進(jìn)蟻群算法各模塊在FPGA上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-70
• 5.4.1 控制模塊的設(shè)計(jì)55-57
• 5.4.2 存儲器模塊的設(shè)計(jì)57-58
• 5.4.3 隨機(jī)數(shù)模塊的設(shè)計(jì)58-59
• 5.4.4 下一步節(jié)點(diǎn)集查找模塊設(shè)計(jì)59-61
• 5.4.5 下一步節(jié)點(diǎn)選擇模塊設(shè)計(jì)61-63
• 5.4.6 狀態(tài)更新模塊的設(shè)計(jì)63-65
• 5.4.7 信息素更新模塊的設(shè)計(jì)65-68
• 5.4.8 最優(yōu)路徑選擇模塊設(shè)計(jì)68-70
• 5.5 結(jié)果分析70-73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 6 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 工作總結(jié)75
• 6.2 工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-83
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果83

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于蟻群算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：392065