基于粒子群算法的组网优化问题研究

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1、‘＇＊＇、：；．，：＾戶．．＇单位代码１０１４４分类号ｙ匆Ｋ编号硕±学位论支题Ｓ某耳舱ｉ覆讀戌為ｉＭ巧Ｉ’扁端Ｖ乂，ｊ嚴ｆ若妍究生姓名若诚克，（２口／乂属斯也强必名凌；ｆｅ義分专业）ｊ导师姓名方李论文完成日期藻成化少欠參Ｓｈｅｎａ凸ＬｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｇｇｇｙ分类号：N945密级：ＵＤＣ：621.3编号：工学硕士学位论文基于粒子群算法的组网优化问题研究硕士研究生：卢海龙指导教师：宫华教授学科、专业：优化理论与过程控制沈阳理工大学2015年12月分类号：N945密级：ＵＤＣ：621.3编号：工学硕士学位论文基于粒子

2、群算法的组网优化问题研究硕士研究生：卢海龙指导教师：宫华教授学位级别：工学硕士学科、专业：优化理论与过程控制所在单位：理学院论文提交日期：2015年12月论文答辩日期：2016年03月学位授予单位：沈阳理工大学ClassificationIndex:N945U.D.C:621.3AThesisfortheMasterDegreeofEngineeringAnNetworkingandOptimizationProblemBasedonParticleSwarmAlgorithmCandidate:LuHailongSupervisor:GongHuaAcademicDegreeApplied

3、for:MasterofEngineeringSpeciality:OptimizationtheoryandprocesscontrolDateofSubmission:December11th,2015DateofExamination:March11th,2016University:ShenyangLigongUniversity沈阳理工大学硕±学位论文原创性声明：本论文的所有工作本人郑重声明，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已往明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发

4、表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：您左＾日期：年Ｊ月｜又日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名述指导教师签名：長２曰

5、觀；ｊＭ别日期摘要无线传感器网络是由部署在指定区域内的若干传感器节点通过运行相关组网算法构成的分布式无线网络，是当今网络研究领域一个重要的研究课题。由于无线传感器网络的运行环境较为恶劣，且其能量严重受限，因此设计出具有能量高效性的组网算法是解决无线传感器网络能量供应限制的首要目标。本文首先介绍了无线传感器网络的应用领域、研究现状和相关概念。分析了现阶段同构无线传感器网络的组网算法及其不足，在此基础上设计了一种基于高效编码方案的粒子群分簇组网算法。最后结合网络的实际工作背景对算法进行仿真，分析了该算法的收敛速度和组网性能。针对无线传感器网络研究中如何实现整个网络的最优分簇和延长网络生存

6、期的问题，该组网算法以延长网络生存期、实现各节点能耗平衡和提高网络数据传输效率为目标函数，将网络部署问题转化为非线性规划问题，并利用粒子群算法进行求解。仿真结果说明算法解决了无网关节点的同构传感器网络分簇形成和簇头选择问题，使各节点能耗更加平衡且高效，延长了网络生存期。针对基于标准粒子群算法的组网方案在求解优化问题过程中的不足，本文在此基础上改进了标准粒子群算法中个体粒子的迭代更新策略，对整个种群执行子群划分操作，使各粒子在搜索过程中不但能够参考全局最优解和个体最优解，还能够参考其所在子群的全局最优解，基于这一思路设计出多簇群协同进化粒子群优化算法（CEBCPSO）。该组网算法改进原始算法的

7、初始解生成策略、粒子更新策略并结合最优分簇理论进行分簇操作和路由搜索。通过与标准粒子群算法进行仿真对比，分析了改进型粒子群算法的收敛性、能耗高效性和网络生存期改善情况。最后根据实际项目需求，以嵌入式开发板作为无线传感器终端建立一个含有若干节点的无线传感器网络，将设计的组网算法进行了仿真实验，实验结果表明算法能够对无线网络的数据传输进行有效控制。关键词：无线传感器网络；分簇算法；路由算法；能量高效性；粒子群算法