基于Hopfield神经网络算法的WSN路径优化.pdf

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1、《自动化技术与应用》2010年第29卷第7期控制理论与应fJControlTheoryandApplications基于Hopfield神经网络算法的WSN路径优化★宋绍剑，薛国英(广西大学电气工程学院，广西南宁530004)摘要：针对无线传感器网络(wsN)能量有限的特点，提出一一种新的基于Hopfield神经网络的路由优化算法，同时给出能量函数各参数之间的关系。通过Matlab软件对不同规模的网络进行仿真，仿真结果表明，该算法是可行的。关键词：无线传感网络；神经网络；路由算法；能量函数中图分类号：TP183文献标识码：A文章编号：1003—7241(2010)07—0004～

2、04OptimalAlgorithmBasedonHopfieldNeuralNetworkinWirelessSensorNetworksSONGShao-jian，XUEGuo·ying(SchoolofElectricalEngineering，GuangxiUniversity，Nanning530004China)Abstract：Thepowerconsumptionisanimportantprobleminwirelesssensornetworks．Theminimumtotalpowerconsumptionroutingalgorithmbasedonmul

3、ti—hopwithshortdistancecanincreasenetworkdelay．Anewneuralnetworkbasedroutingoptimalalgorithmispresentedonthecharactersoflarge—scalewirelesssensornetworks．Theenergyfunctioncoefficientsaregivenandthefeasiblesolutiontotheproblemisprovedtobeasymptoticallystableifnetworkcoeffi—cientscanbeappropria

4、telyselected．Anexampledemonstratesthatthealgorithmiseffective．Keywords：wirelesssensornetworks；neuralnetworks；routingalgorithms；energyfunction1引言和信息处理技术完全不同的机理，克服了传统的基于逻无线传感器网络(WSN)大部分的能耗来自于通信，通辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺信所消耗的能量比感知和计算所消耗的能量要大得多⋯。陷，具有自适应、自组织和实时学习的特点。通过适当因此，通信协议的优化是延长无线传感器网络生存时间的的构

5、造，神经网络能得到问题的满意解、全局最优解。一个重要途径。通信的能量消耗和距离的n次方(n通常取文献【4】主要讨论了ANN在路由优化问题中的应3)成正比l引，因此从网络节能的角度来看，如何选择最小能用，并与流行的路由算法Bellman-FordS和Dijkstra耗的路由是无线传感网络中需要研究的一个重要问题。算法进行比较。文献【5】中应用ANN研究了不可靠部件解决复杂的全局优化问题主要依赖一些智能优化算的通信路由问题，文献【6】中构造了一个改进的Hopfield法，如遗传算法、退火算法、禁忌搜索、神经网络优化NN模型，并应用它优化计算机网络的数据包路由问算法和混合优化策略等。近

6、年来，研究者发现，人工神题。但神经网络结构复杂。从节能的角度来考虑，网络经网络(ANN)解最优化问题的计算效率比较高、适用范中节点结构应尽量简单。围广【引。它是并行分布式系统，采用了与传统人工智能本文主要考虑在能量受限的大规模无线传感网络中的路由优化问题，选择路径长短作为优化目标，提出·基金项目：国家自然科学基金(编号60964002)；广西自然科学基了一种新的基于HopfieldNN的路由优化算法。金项目(桂科自0991057)；广西教育厅科学研究项目(桂教科研[20O8】27号)资助2无线传感器网络路由优化模型收稿日期：2010-O3—31控制理论与应用《自动化技术与应用20

7、10年第29卷第7期ControlTheoryandApplications无线传感器网络的典型应用模式是用户向传感器节从远离吸引点处，不断地趋于吸引点，直到达到稳定点。点发出查询请求。传感器节点如果有符合查询要求的数基于Hopfield神经网络的路由算法的基本思想是据，就向基站发送。根据这种应用特点，无线传感器网络通过构造合适的能量函数，把求解的优化问题转化为能上主要的数据流量来自传感器节点到基站的多到一或多量函数的最小值问题。因此能量函数是设计CHNN的到多通引。因此，为了便