边坡防灾监测中基于猫群算法的无线传感网技术研究

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1、学校代码：又巡；猫群算法的无线传感网技术研究学科专业计算机技术指导教师张宁研究员院系计算机写信息技术学院二零一五年六月硕士专业学位论文边坡防灾监测中基于猫群算法的无线传感网技术研宄作者：赵栋导师：张宁北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。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：±导师签名签字曰

2、期斧月曰签字曰期：年月曰学校代码：密级：公开北京交通大学硕士专业学位论文边坡防灾监测中基于猫群算法的无线传感网技术研究作者姓名：赵栋学号：导师姓名：张宁职称：研究员工程硕士专业领域：计算机技术学位级别：硕士北京交通大学年月致谢本课题的实验、研宄及论文的撰写等工作是在张宁老师的精心指导和严谨监督下完成的，在研宄过程中张老师给我提出了很多建设性的宝贵的建议和意见，对我的学习、研究等产生了非常大的积极影响，使我受益终生。在此衷心感谢张老师两年来对我学习、工作、生活的关心和指导，对我人生观和价值观的启迪和引领。同时，宋晓红老师也在我实验室学习工作和日常生活中，起到了很大的

3、帮助作用。每次向宋老师请教关于边坡的问题，她都会给予非常细致、耐心的讲解。在此，也衷心的向宋老师表示感谢。在实验室平常的工作学习以及撰写论文期间，实验室的张雪妹、廖涛、潘勇卓、贺彩峰、杨梦伦、商荣柱、李志、史腾飞等同学都对我的研究和论文提供了很大的帮助和鼓励，在此向他们表示我的感激之情。最后，也要感谢我的父母，他们的理解和支持使得我可以在学校专心的完成学业。当然还要感谢在交大期间结识的所有同学和朋友，没有他们的陪伴，就没有我如此美好的研究生时光。北京交通大学硕士专业学位论文摘要摘要我国是一个地质环境比较复杂的国家。随着我国铁路建设的快速发展，山区铁路里程在全国铁路

4、总里程中占的比重越来越大。由于山区地质灾害发生频繁，需要将边坡防灾监控系统部署在此区域的铁路沿线，以防止铁路的安全正常运营受到坍塌、泥石流等自然灾害的影响，避免其危害到国家和人民的生命财产安全。随着计算机技术、网络技术、微电子技术和无线通信技术的飞速发展，无线传感器技术的应用范围也将更加广泛，为铁路沿线的边坡防灾与监测带来了新的研宄方向。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。由于传感器节点自身能量有限，而山区边

5、坡环境复杂恶劣，不利于对传感器节点进行更新或者能量补充，所以传感器节点的能耗速率将是决定边坡防灾监测系统性能和寿命周期的关键。本文分析了传感器节点的能量消耗的分布情况，指出了能耗主要发生在数据传输阶段，所以为了提高系统性能，需要设计一个良好有效的无线传感网路由协议。本文首先大致介绍了无线传感网络的概念、特点以及整个传感网络的体系结构和节能技术，其次具体介绍了无线传感网络中己提出的几类比较典型的路由算法，并且具体分析总结了这几种算法的优势和不足的。为了更好的保证边坡防灾监测系统在复杂环境下更高效地正常工作，提出了基于层次分猫群蚁群路由协议算法）。详细介绍了猫群的概念

6、、结构以及具体算法流程，并举实例进行了详细说明。在高边坡的模拟环境背景下，完成了基于层次分级蚁群路由协议（算法）、基于层次分级的猫群蚁群路由协议（算法）、算法在建立路由时间、能量消耗以及丢包数方面的对比实验，得出基于层次分猫群蚁群路由协议（算法）缩短了基于蚁群算法寻找路由的时间，节约了能量。相比定向扩散算法，猫群算法在平衡节点能量消耗方面要好得多。总体来说，猫群算法降低了节点的能量损耗，使网络的能量负载更加均衡，有效延长系统的生命周期。关键词：无线传感器网络；边坡防灾检测；路由算法；能量消耗北京交通大学硕士专业学位论文，，，，，北京交通大学硕士专业学位论文：北京交

7、通大学硕士专业学位论文目录目录弓丨胃研宄背景及意义国内外研宄现状国外研宄国内研宄本课题研宄范围本文组织结构无线传感网及常见的路由算法无线传感网络无线传感网络概述无线传感网络的特点无线传感网体系结构无线传感器网络的节能技术常见的路由算法平面路由算法分层次的路由算法能量感知路由算法蚁群算法本章小结边坡防灾监测系统系统幵发平台硬件开发平台软件开发平台系统总体的设计需求分析总体结构功能模块的设计系统薄弱环节分析本章小结北京交通大学硕士专业学位论文目录基于猫群算法的路由机制猫群算法描述猫群算法基本步骤搜寻模式跟踪模式基于猫群算法的路由协议介绍传感器节点的分级优化算法举例本章

8、小结模拟实