线性无线传感器网络能耗均衡研究

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1、硕士学位论文线性无线传感器网络能耗均衡研究StudyonEnergyBalanceofLinearWirelessSensorNetworks作者：王元平导师：鲍宇中国矿业大学二〇一六年四月中图分类号TP311.5学校代码10290UDC004密级公开中国矿业大学硕士学位论文线性无线传感器网络能耗均衡研究StudyonEnergyBalanceofLinearWirelessSensorNetworks作者王元平导师鲍宇申请学位工学硕士培养单位计算机学院学科专业信息安全研究方向无线传感器网络答辩委员

2、会主席曹天杰评阅人二○一六年四月论文审阅认定书研究生王元平在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢时光匆匆，在中国矿业大学的三年研究生生活即将结束，三年的时间看似漫长，却一瞬而过。这三年来，在鲍宇老师的帮助、关怀下，我学到了很多，并且即将完成研究生学业。于毕业论文完成之际，我谨向所有关心、爱护

3、、帮助我的人们表示最诚挚的感谢与最美好的祝愿！我要感谢我的导师鲍宇副教授。三年来导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。导师不仅授我以文，而且教我做人。虽历时三载，却赋予我终生受益无穷之道。鲍老师治学严谨、学识渊博，在论文的写作过程中给予我许多宝贵的意见和建议。每当我思路不明、出现困惑时，鲍老师总能及时为我指明方向。不光在学习上，在生活方面也是尽己所能，给予我宝贵的经验和指导。这三年来，无论是做项目时还是论文撰写时，鲍老师

4、总是鞭策激励我不断地进步与成长，对我今后的工作和生活也有很大的帮助。在此，我衷心地感谢鲍老师的心血付出。我要感谢我们实验室的兄弟姐妹们。三年的时光里，我们一起学习，一起探讨，一起运动，遇到困难时，互帮互助，给了我家人一般的温暖。师弟师妹们和其他相识相交的朋友们，谢谢你们的陪伴和帮助，让我的生活中多了很多色彩。在此，我衷心地表示感谢。我要感谢我的父母一直以来对我的关心、爱护、理解和支持，感谢他们给了我一个温暖的家庭，给了我上学的机会，教会了我做人、做事的道理，更感谢他们一直以来对我任性的包容，对我孜孜

5、不倦的教诲。感谢计算机学院以及其它学院和部门的老师在这三年来对我的教导和关心，让我感受到了更多的温暖，感谢他们对我的教育和培养，让我学到了更多的知识，也学到了做事严谨、负责的态度，做人热情、诚信，这些都促进了我的学习和交友，积累了人生经验。三年的时光只剩下70多天了，但三年里发生的事，相交的朋友，永远的停留在了我的脑海里。在以后的生活中，彼此的情谊不会随着时光的流逝而消逝，反而会历久弥新，愿我们带着这份感动，去追逐自己更加广阔的天空。摘要本文研究应用于煤矿井下的线性无线传感器网络的能耗均衡，网络中包

6、含三类节点：普通节点、中继节点和Sink节点。普通节点随机部署在整个监测区域，中继节点部署在网络的一侧，Sink节点部署在网络的末端。普通节点将数据直接发送到中继节点，接着，中继节点将数据进行融合后转发至其它中继节点或Sink节点。不同的普通节点与中继节点的距离不同，从而引发了普通节点的能量消耗不平衡的现象。为此，需通过合理部署中继节点的位置，平衡普通节点的能耗，以延长网络的生存寿命。粒子群算法适用于寻找解空间中的全局最优值，因此，本文利用粒子群算法寻找中继节点适合的部署位置。但是，基本的粒子群算法

7、收敛精度不高，需对其进行改进。对此，本文提出了迭代多阶段粒子群算法和混沌环状粒子群算法。迭代多阶段粒子群算法优化过程分为两步：首先，对基本的粒子群算法的惯性权重做了改进，提出了自适应权重；其次，将网络划分为多个区域，渐进优化每个区域中中继节点的位置。混沌环状粒子群算法在迭代多阶段粒子群算法的基础上，引入了混沌映射和环状局部拓扑结构。混沌映射可以增强粒子搜索的随机性和遍历性，提高算法的精确度；环状局部拓扑可以加快算法的收敛速度。结合了两者的混沌环状粒子群算法在算法迭代时间和算法精度两个方面的性能都得到

8、了提升。通过仿真与分析，证实了所提出迭代多阶段粒子群算法和混沌环状粒子群算法在普通节点能耗平衡优化方面的有效性，并证实了混沌环状粒子群算法，在算法运行时间和节点能耗平衡优化两个方面均好于迭代多阶段粒子群算法。该论文有图14幅，表7个，参考文献80篇。关键词：线性无线传感器网络；中继节点；粒子群算法；混沌；环状拓扑IAbstractResearchonenergybalanceoflinearwirelesssensornetworksusedincoalmine,th