WSN中基于梯度和群體智能算法的分簇拓?fù)渌惴ㄑ芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2017-12-19 09:10
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【摘要】：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是涉及多種學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域,具有非常廣闊的應(yīng)用前景,已經(jīng)受到各界的廣泛關(guān)注。傳感器節(jié)點(diǎn)體積小,一般工作于環(huán)境惡劣之地,能量和計(jì)算能力有限,因此均衡能量消耗、延長(zhǎng)生命周期在WSN的路由設(shè)計(jì)中占有非常大的重量。隨著應(yīng)用的發(fā)展,WSN的路由協(xié)議逐漸由平面協(xié)議向分層協(xié)議傾斜,呈現(xiàn)出層次化的趨勢(shì)。而分簇拓?fù)淇刂扑惴ㄗ鳛榉执貐f(xié)議的基礎(chǔ),有著能量高效、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn),得到了較為廣泛的研究和應(yīng)用。本文首先介紹一種基于梯度的拓?fù)淇刂扑惴?energy-aware topology control protocol based on gradient,ETBG)。該算法利用節(jié)點(diǎn)的通信半徑將整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成各個(gè)梯度,有效降低了簇樹(shù)的高度,減小了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。但是簇頭位置常常較偏,簇內(nèi)緊湊性不好,且在選擇網(wǎng)關(guān)時(shí)沒(méi)有充分考慮能量和位置問(wèn)題,使網(wǎng)關(guān)成為簇樹(shù)的薄弱點(diǎn)。針對(duì)ETBG算法中存在的問(wèn)題,本文提出一種基于梯度和群體智能算法的分簇拓?fù)渌惴?Gradient and Swarm Intelligence Based Clustering Topology Algorithm,GSIA)。針對(duì)簇內(nèi)緊湊性問(wèn)題,在簇中建立雙簇頭模式,結(jié)合簇頭的能量、簇頭與成員之間的平均距離構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù),利用粒子群搜尋最佳節(jié)點(diǎn)分任主副簇頭。針對(duì)網(wǎng)關(guān)問(wèn)題,構(gòu)造新的路徑評(píng)估函數(shù)和信息素更新模型,利用改進(jìn)的變異蟻群算法對(duì)每個(gè)簇頭建立路徑,形成較為強(qiáng)壯的簇樹(shù),并且通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分析了算法的性能。此外,為提高算法的穩(wěn)定性,降低參數(shù)復(fù)雜度,提出一種新的簇樹(shù)優(yōu)化方案,利用粒子群算法,結(jié)合節(jié)點(diǎn)的位置和能量,對(duì)簇頭和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)分別搜尋最佳的中繼節(jié)點(diǎn),以建立強(qiáng)壯的簇樹(shù)結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明,優(yōu)化方案能有效提高算法的穩(wěn)定性,增加網(wǎng)絡(luò)的生命周期。最后,針對(duì)GSIA優(yōu)化算法,給出網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和更新的方法,以提高算法的自適應(yīng)性。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【相似文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 劉波;;“算法設(shè)計(jì)與分析”教學(xué)探討[J];高等理科教育;2007年04期
2 肖小克;陳莉;;《算法設(shè)計(jì)與分析》實(shí)踐教學(xué)探討[J];福建電腦;2009年10期
3 穆瑞輝;;計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)研究與思考[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2012年12期
4 潘博;;構(gòu)建“算法設(shè)計(jì)與分析”趣味課堂[J];科教文匯(下旬刊);2013年06期
5 王希常,楊志強(qiáng);一類(lèi)考場(chǎng)編排算法的設(shè)計(jì)[J];山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期
6 龍騰芳,高金文;“分而治之”方法在算法設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年01期
7 呂國(guó)英;;《算法設(shè)計(jì)與分析》教材建設(shè)的實(shí)施[J];計(jì)算機(jī)教育;2007年19期
8 徐子珊;;“算法設(shè)計(jì)與分析”教學(xué)中理論與技術(shù)的平衡[J];計(jì)算機(jī)教育;2008年10期
9 鄭紅;邵志清;符海波;;“算法設(shè)計(jì)與分析”課程教學(xué)改革初探[J];計(jì)算機(jī)教育;2008年14期
10 高尚;;“算法設(shè)計(jì)與分析”課程改革初探[J];計(jì)算機(jī)教育;2008年14期
中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 雷詠梅;;橢圓曲線(xiàn)密碼體制的算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];西部大開(kāi)發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年
2 楊盤(pán)洪;朱軍祥;趙建安;楊靜;;機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的模糊變結(jié)構(gòu)交互多模算法[A];2007'中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)交流大會(huì)論文集（二）[C];2007年
3 徐子珊;;《算法設(shè)計(jì)與分析》課程中的工程教育[A];2005年全國(guó)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年
4 王輝;劉治昌;;用一種新算法設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)[A];2007年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2007年
5 舒輝;柳清峰;杜祝平;周蓓;;實(shí)踐教學(xué)模式在本科專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用[A];中國(guó)電子教育學(xué)會(huì)高教分會(huì)2010年論文集[C];2010年
6 彭小宏;陽(yáng)東升;劉忠;;基于聚類(lèi)算法的組織協(xié)作網(wǎng)設(shè)計(jì)[A];2006中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年
7 李皓;羅熊;;云存儲(chǔ)部署優(yōu)化的進(jìn)化算法設(shè)計(jì)[A];2013年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第三分冊(cè)）[C];2013年
8 羅長(zhǎng)政;李熙瑩;王鎮(zhèn)波;羅東華;;一種大流量交叉路口的背景提取與更新算法[A];第十五屆全國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年
9 楊利;李霖;昌月樓;陽(yáng)國(guó)貴;;對(duì)稱(chēng)位向量及啟發(fā)式并行散列連接算法[A];數(shù)據(jù)庫(kù)研究與進(jìn)展95——第十三屆全國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年
10 張晉;;嵌入式電腦鼠運(yùn)行算法的研究[A];全國(guó)第20屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議（CACIS·2009）暨全國(guó)第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2009年
中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條
1 ;算法設(shè)計(jì)的策略[N];電腦報(bào);2003年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 江立輝;基于干擾對(duì)齊的多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)傳輸優(yōu)化方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年
2 史亞;多核學(xué)習(xí)算法與應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年
3 薛菲;基于蝙蝠算法的啟發(fā)式智能優(yōu)化研究與應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年
4 谷偉哲;齊次光滑算法及其應(yīng)用[D];天津大學(xué);2010年
5 龍海俠;進(jìn)化算法及其在生物信息中的應(yīng)用[D];江南大學(xué);2010年
6 譚躍;具有混沌局部搜索策略的粒子群優(yōu)化算法研究[D];中南大學(xué);2013年
7 尤海峰;求解隱式目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的交互式進(jìn)化算法研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年
8 張常淳;基于MapReduce的大數(shù)據(jù)連接算法的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年
9 郭崇慧;地區(qū)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃若干定量模型、算法及應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2002年
10 蔣蔚;粒子濾波改進(jìn)算法研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 李欣園;基于選擇偏好的組合聚類(lèi)算法研究與實(shí)現(xiàn)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年
2 楊瀟;界約束非線(xiàn)性最小二乘問(wèn)題的無(wú)導(dǎo)數(shù)算法[D];上海交通大學(xué);2015年
3 王曉璐;基于Zynq的LS-SVM算法加速器設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年
4 樓磊磊;醫(yī)療保險(xiǎn)數(shù)據(jù)異常行為檢測(cè)算法和系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2015年
5 齊海龍;基于改進(jìn)人工蜂群算法的非線(xiàn)性系統(tǒng)辨識(shí)方法研究[D];北京化工大學(xué);2015年
6 蔡平梅;結(jié)構(gòu)化稀疏信號(hào)的恢復(fù)算法研究[D];上海大學(xué);2015年
7 趙晨陽(yáng);基于蟻群算法的高階圖匹配方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年
8 茍清松;多目標(biāo)粒子濾波檢測(cè)前跟蹤算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年
9 李枝勇;蝙蝠算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];上海理工大學(xué);2013年
10 李蓮;基于蜂群和粗糙集的聚類(lèi)算法研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2014年
，
本文編號(hào)：1307648
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1307648.html
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【摘要】：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是涉及多種學(xué)科的前沿研究領(lǐng)域,具有非常廣闊的應(yīng)用前景,已經(jīng)受到各界的廣泛關(guān)注。傳感器節(jié)點(diǎn)體積小,一般工作于環(huán)境惡劣之地,能量和計(jì)算能力有限,因此均衡能量消耗、延長(zhǎng)生命周期在WSN的路由設(shè)計(jì)中占有非常大的重量。隨著應(yīng)用的發(fā)展,WSN的路由協(xié)議逐漸由平面協(xié)議向分層協(xié)議傾斜,呈現(xiàn)出層次化的趨勢(shì)。而分簇拓?fù)淇刂扑惴ㄗ鳛榉执貐f(xié)議的基礎(chǔ),有著能量高效、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn),得到了較為廣泛的研究和應(yīng)用。本文首先介紹一種基于梯度的拓?fù)淇刂扑惴?energy-aware topology control protocol based on gradient,ETBG)。該算法利用節(jié)點(diǎn)的通信半徑將整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成各個(gè)梯度,有效降低了簇樹(shù)的高度,減小了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。但是簇頭位置常常較偏,簇內(nèi)緊湊性不好,且在選擇網(wǎng)關(guān)時(shí)沒(méi)有充分考慮能量和位置問(wèn)題,使網(wǎng)關(guān)成為簇樹(shù)的薄弱點(diǎn)。針對(duì)ETBG算法中存在的問(wèn)題,本文提出一種基于梯度和群體智能算法的分簇拓?fù)渌惴?Gradient and Swarm Intelligence Based Clustering Topology Algorithm,GSIA)。針對(duì)簇內(nèi)緊湊性問(wèn)題,在簇中建立雙簇頭模式,結(jié)合簇頭的能量、簇頭與成員之間的平均距離構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù),利用粒子群搜尋最佳節(jié)點(diǎn)分任主副簇頭。針對(duì)網(wǎng)關(guān)問(wèn)題,構(gòu)造新的路徑評(píng)估函數(shù)和信息素更新模型,利用改進(jìn)的變異蟻群算法對(duì)每個(gè)簇頭建立路徑,形成較為強(qiáng)壯的簇樹(shù),并且通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分析了算法的性能。此外,為提高算法的穩(wěn)定性,降低參數(shù)復(fù)雜度,提出一種新的簇樹(shù)優(yōu)化方案,利用粒子群算法,結(jié)合節(jié)點(diǎn)的位置和能量,對(duì)簇頭和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)分別搜尋最佳的中繼節(jié)點(diǎn),以建立強(qiáng)壯的簇樹(shù)結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明,優(yōu)化方案能有效提高算法的穩(wěn)定性,增加網(wǎng)絡(luò)的生命周期。最后,針對(duì)GSIA優(yōu)化算法,給出網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和更新的方法,以提高算法的自適應(yīng)性。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.5;TP212.9
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1 劉波;;“算法設(shè)計(jì)與分析”教學(xué)探討[J];高等理科教育;2007年04期
2 肖小克;陳莉;;《算法設(shè)計(jì)與分析》實(shí)踐教學(xué)探討[J];福建電腦;2009年10期
3 穆瑞輝;;計(jì)算機(jī)算法設(shè)計(jì)研究與思考[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2012年12期
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5 王希常,楊志強(qiáng);一類(lèi)考場(chǎng)編排算法的設(shè)計(jì)[J];山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年04期
6 龍騰芳,高金文;“分而治之”方法在算法設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年01期
7 呂國(guó)英;;《算法設(shè)計(jì)與分析》教材建設(shè)的實(shí)施[J];計(jì)算機(jī)教育;2007年19期
8 徐子珊;;“算法設(shè)計(jì)與分析”教學(xué)中理論與技術(shù)的平衡[J];計(jì)算機(jī)教育;2008年10期
9 鄭紅;邵志清;符海波;;“算法設(shè)計(jì)與分析”課程教學(xué)改革初探[J];計(jì)算機(jī)教育;2008年14期
10 高尚;;“算法設(shè)計(jì)與分析”課程改革初探[J];計(jì)算機(jī)教育;2008年14期
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1 雷詠梅;;橢圓曲線(xiàn)密碼體制的算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];西部大開(kāi)發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年
2 楊盤(pán)洪;朱軍祥;趙建安;楊靜;;機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的模糊變結(jié)構(gòu)交互多模算法[A];2007'中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)交流大會(huì)論文集（二）[C];2007年
3 徐子珊;;《算法設(shè)計(jì)與分析》課程中的工程教育[A];2005年全國(guó)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年
4 王輝;劉治昌;;用一種新算法設(shè)計(jì)的安全系統(tǒng)[A];2007年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2007年
5 舒輝;柳清峰;杜祝平;周蓓;;實(shí)踐教學(xué)模式在本科專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用[A];中國(guó)電子教育學(xué)會(huì)高教分會(huì)2010年論文集[C];2010年
6 彭小宏;陽(yáng)東升;劉忠;;基于聚類(lèi)算法的組織協(xié)作網(wǎng)設(shè)計(jì)[A];2006中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年
7 李皓;羅熊;;云存儲(chǔ)部署優(yōu)化的進(jìn)化算法設(shè)計(jì)[A];2013年中國(guó)智能自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第三分冊(cè)）[C];2013年
8 羅長(zhǎng)政;李熙瑩;王鎮(zhèn)波;羅東華;;一種大流量交叉路口的背景提取與更新算法[A];第十五屆全國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年
9 楊利;李霖;昌月樓;陽(yáng)國(guó)貴;;對(duì)稱(chēng)位向量及啟發(fā)式并行散列連接算法[A];數(shù)據(jù)庫(kù)研究與進(jìn)展95——第十三屆全國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年
10 張晉;;嵌入式電腦鼠運(yùn)行算法的研究[A];全國(guó)第20屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議（CACIS·2009）暨全國(guó)第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2009年
中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條
1 ;算法設(shè)計(jì)的策略[N];電腦報(bào);2003年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 江立輝;基于干擾對(duì)齊的多用戶(hù)無(wú)線(xiàn)傳輸優(yōu)化方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年
2 史亞;多核學(xué)習(xí)算法與應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年
3 薛菲;基于蝙蝠算法的啟發(fā)式智能優(yōu)化研究與應(yīng)用[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年
4 谷偉哲;齊次光滑算法及其應(yīng)用[D];天津大學(xué);2010年
5 龍海俠;進(jìn)化算法及其在生物信息中的應(yīng)用[D];江南大學(xué);2010年
6 譚躍;具有混沌局部搜索策略的粒子群優(yōu)化算法研究[D];中南大學(xué);2013年
7 尤海峰;求解隱式目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的交互式進(jìn)化算法研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年
8 張常淳;基于MapReduce的大數(shù)據(jù)連接算法的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年
9 郭崇慧;地區(qū)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃若干定量模型、算法及應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2002年
10 蔣蔚;粒子濾波改進(jìn)算法研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年
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1 李欣園;基于選擇偏好的組合聚類(lèi)算法研究與實(shí)現(xiàn)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年
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3 王曉璐;基于Zynq的LS-SVM算法加速器設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年
4 樓磊磊;醫(yī)療保險(xiǎn)數(shù)據(jù)異常行為檢測(cè)算法和系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2015年
5 齊海龍;基于改進(jìn)人工蜂群算法的非線(xiàn)性系統(tǒng)辨識(shí)方法研究[D];北京化工大學(xué);2015年
6 蔡平梅;結(jié)構(gòu)化稀疏信號(hào)的恢復(fù)算法研究[D];上海大學(xué);2015年
7 趙晨陽(yáng);基于蟻群算法的高階圖匹配方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年
8 茍清松;多目標(biāo)粒子濾波檢測(cè)前跟蹤算法研究[D];電子科技大學(xué);2015年
9 李枝勇;蝙蝠算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];上海理工大學(xué);2013年
10 李蓮;基于蜂群和粗糙集的聚類(lèi)算法研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2014年
，本文編號(hào)：1307648
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