一种基于智能算法的无线传感网络路由协议的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文一种基于智能算法的无线传感网络路由协议的研究论文作者：刘佳学生类别：全日制专业学位类别：工学硕士领域名称：通信与信息系统指导教师：刘艳萍职称：教授资助基金项目：河北省自然科学青年科学基金（F2013202102)；国家级大学生创新创业训练计划立项项目（201310080009）ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofCommunicationandinformationsystemRESEARCHONWIRELESSSENSORNETWORKR

2、OUTINGPROTOCOLBASEDONINTELLGENTALGORITHMbyLiuJiaSupervisor:Prof.LiuYanpingMarch2016ThisworkwassupportedbyHebeiProvinceNaturalScienceFoundation(F2013202102),NationalNaturalScienceFoundation(201310080009).原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获

3、得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要无线传感器网络(

4、WSN)路由协议的通信技术发展日渐成熟,分簇策略和多跳路由协议技术是WSN路由协议中的关键技术。分簇策略主要研究对象为网络拓扑结构的设计，主要研究方向有分簇结构、簇首数量、簇首位置以及重要参数设置;路由机制技术则是将普通节点所采集的数据采用多跳路由并且选择最优路径发送到基站。鉴于WSN自身的网络能量受限、网络路由拓扑多样性和数据采集难度等特点，所以在路由协议的发展研究上针对以上两种技术有更高的要求。本文对分簇优化和路由协议技术进行改进，从而延长网络的生命周期、使全局网络能耗得到均衡、增加算法的收敛速度和精度。分别对粒子群算法(PSO)和蚁群算法(ACO)进行改进，在两种改进算法的基

5、础上提出一种结合改进PSO与改进ACO的WSN群体智能路由协议(AWPSO-ACO)。在分簇阶段对PSO的惯性权重和加速因子进行改进，并对最优簇首数和适应度函数进行分析设计，优化簇首选举。然后对路由通信阶段进行优化改进，在基本ACO的基础上引入伪随机状态转移规则对蚂蚁转移概率和进行改进。根据节点能量值选取能量高的节点作为蚂蚁下一跳，路由通信提供能量。对启发函数基于通信阈值进行改进，对簇间路由进行优化防止路由算法陷入局部最优，提高簇间路由通信效率。通过对本文所提出算法与LEACH、PSO进行对比，仿真结果表明本文所提出的算法可有效提高网络能量利用率，防止因为簇头选择不合理和路由设计不

6、佳导致的网络过早死亡。使全局网络能耗得到均衡，从而达到了延长网络生存周期和生命周期的目的。关键词：无线传感网络；粒子群优化算法；蚁群优化算法；分簇策略；路由协议IABSTRACTWirelesssensornetwork(WSN)isaresearchfocusinthecurrent,andtheclusteringstrategyandmultiplehopsroutingmechanismistheWSNnetworklayercommunicationprotocolresearcharethetwomostimportantlinksofGui.Theformerisre

7、sponsiblefornetworktopologyoptimization,thatis,thefirstnumber,location,thehierarchyofclustersandotherelementsofclusterheadtocarryonthereasonableconfiguration;Thelatterisresponsiblefordatainformationtothesensornodesinanetworkthroughmulti