無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法及數(shù)據(jù)融合的研究

發(fā)布時間：2020-05-28 03:13

【摘要】：路由算法和數(shù)據(jù)融合是影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)工作效果的關(guān)鍵技術(shù),直接決定了WSN的能量消耗及網(wǎng)絡(luò)生命周期。低能耗自適應(yīng)聚類算法(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)是當(dāng)前路由算法中經(jīng)典算法之一,然而結(jié)合數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以減少路由算法中冗余數(shù)據(jù)的傳輸。鑒于數(shù)據(jù)融合技術(shù)在路由算法中的重要性和LEACH算法存在的問題,本文對LEACH算法及數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行了深入研究,具體如下:1、針對LEACH算法隨機(jī)分簇和隨機(jī)選舉簇頭的問題,通過基于K-means聚類算法的分簇方法,來解決分簇問題;并將節(jié)點(diǎn)的剩余能量、鄰居密度、與基站距離作為權(quán)值,以比較權(quán)值的方式選擇最佳簇頭。對于LEACH算法中數(shù)據(jù)單跳通信的缺點(diǎn),采用基于模糊邏輯dijkstra算法的多跳通信方式,以普通節(jié)點(diǎn)找出最佳下一跳節(jié)點(diǎn)的方式,逐步將數(shù)據(jù)傳輸至簇頭節(jié)點(diǎn),簇頭節(jié)點(diǎn)以同樣方式將數(shù)據(jù)傳送至基站,從而節(jié)約傳輸數(shù)據(jù)過程中節(jié)點(diǎn)的能量消耗。綜合以上步驟,本文提出了改進(jìn)T-LEACH(Transform of LEACH)算法。通過MATLAB仿真實驗,證明所提出改進(jìn)算法在能量消耗以及網(wǎng)絡(luò)生命周期上均優(yōu)于LEACH算法。2、針對LEACH算法缺少具體數(shù)據(jù)融合方法的問題,結(jié)合數(shù)據(jù)融合相關(guān)技術(shù),提出基于灰色預(yù)測模型改進(jìn)的T-LEACH算法。該算法建立了GM(2,1)模型,選取最佳預(yù)測數(shù)值個數(shù),自動更新預(yù)測序列,利用改進(jìn)后的灰色預(yù)測模型,可以減少節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送量。通過MATLAB仿真實驗,表明基于灰色預(yù)測模型改進(jìn)的T-LEACH算法在能量消耗,網(wǎng)絡(luò)生存周期,數(shù)據(jù)傳輸量等指標(biāo)上均優(yōu)于T-LEACH算法,從而提高了LEACH算法的功效。
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