面向基础设施健康监测分簇路由协议研究

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1、硕士学位论文面向基础设施健康监测分簇路由协议研究ResearchonClusteringRoutingProtocolforinfrastructurehealthmonitoring学号：21109265完成日期：2014—5—8大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一

2、同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：堑鱼堇堑退邀邀些型丛整堕塑坠塑驾窿作者签名：焦盘至日期：塑!上年—L月j汇日大连理工大学硕士学位论文摘要无线传感器网络由大量部署在监测区域内的微型传感器节点通过自组织、自适应的方式构成，这些传感器节点具有一定的感知能力、数据处理能力和通信能力。近年来无线传感器网络被大量的应用于基础设施健康监测中，它能够将采集和处理后的信息传输给用户，以确保用户能够随时掌握基础设施的健康数据。本文首先分析了在设计无线传感器网络路由协议时面临的挑

3、战，分类总结了典型无线传感器网络路由协议及其优缺点，然后在详细分析LEACH协议的基础上，对LEACH协议在簇头节点选择和簇问路由方面进行改进，提出了面向基础设施健康监测无线传感器网络分簇路由协议。该协议在簇头节点选择过程中，综合考虑了传感器节点的剩余能量，簇头节点在网络中的分布和簇头节点在簇内的位置三个因素，使用遗传算法选出适合当选簇头的节点，并对标准遗传算法的编码、适应度函数和遗传操作等因素进行了改进，使选举出的簇头节点更加符合路由设计的要求。而后，根据分簇优化算法选举出的簇头节点通过白组织方式成簇，簇内采用与LEACH协议相同的通信方式。针对

4、簇头节点间的通信，设计了基于蚁群算法的簇问路由算法，使远端簇头节点的数据以簇间多跳路由的方式发送到基站。在状态转移概率和信息素更新量的计算中引入了簇头节点的剩余能量、簇间通信能耗、簇头节点间的距离、簇头节点与基站的相对位置等因素，并参照Q。learning算法中代理的思想，使蚁群算法在路径结构上具有一定的启发性。在簇问路由设计过程中，将基站看作是能量相对很大的簇头节点以减轻其附近的簇头节点的负载。最后将分簇优化算法和簇间多跳路由算法结合起来，组成面向基础设施健康监测的无线传感器网络分簇路由协议。通过实验仿真，表明该路由协议有效地均衡了网络的能耗，推

5、迟了多数节点的死亡，延长了网络的有效寿命。关键词：基础设施；无线传感器网络；路由协议；蚁群算法；遗传算法面向基础设施健康监测分簇路由协议研究ResearchonClusteringRoutingProtocolforinfrastructurehealthmonitoringAbstractWirelesssensornetworks(WSN)arecomprisedofalargenumberofminisculesensorsbyself-organizationandself-adaptioninthemonitoringarea，these

6、nsorshaveacertainabilityofcollectingdata，processingdataandcommunicating．Inrecentyears，WSNhasbeenwidelyusedininfrastructurehealthmonitoring．Inthepaper，weanalysedthefacingofchallengesintheroutingprotocoldesignofWSN，andsummarizedtypicalroutingprotocolsofWSN，eventheadvantageandsho

7、rtcomingoftheseprotocols．Andthen，onthebaseofspecifyingtheLEACHprotocol，aclusteringroutingprotocolbasedonintelligentoptimizationalgorithmsinwirelesssensornetworksisdirectedagainsttheshortcomingofLEACHprotocolinheadnodeselectionandroutingbetweenclusters．Inselectingtheclusterhead

8、s，theprotocoltakesfullconsiderationoftheremainingenergyofnode