本文關(guān)鍵詞：基于粒子群算法的組網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題研究

  更多相關(guān)文章： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 分簇算法 路由算法 能量高效性 粒子群算法

【摘要】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在指定區(qū)域內(nèi)的若干傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)運(yùn)行相關(guān)組網(wǎng)算法構(gòu)成的分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò),是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣,且其能量嚴(yán)重受限,因此設(shè)計(jì)出具有能量高效性的組網(wǎng)算法是解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量供應(yīng)限制的首要目標(biāo)。本文首先介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域、研究現(xiàn)狀和相關(guān)概念。分析了現(xiàn)階段同構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)算法及其不足,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于高效編碼方案的粒子群分簇組網(wǎng)算法。最后結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際工作背景對(duì)算法進(jìn)行仿真,分析了該算法的收斂速度和組網(wǎng)性能。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中如何實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)分簇和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期的問(wèn)題,該組網(wǎng)算法以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期、實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)能耗平衡和提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率為目標(biāo)函數(shù),將網(wǎng)絡(luò)部署問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問(wèn)題,并利用粒子群算法進(jìn)行求解。仿真結(jié)果說(shuō)明算法解決了無(wú)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的同構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇形成和簇頭選擇問(wèn)題,使各節(jié)點(diǎn)能耗更加平衡且高效,延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存期。針對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的組網(wǎng)方案在求解優(yōu)化問(wèn)題過(guò)程中的不足,本文在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法中個(gè)體粒子的迭代更新策略,對(duì)整個(gè)種群執(zhí)行子群劃分操作,使各粒子在搜索過(guò)程中不但能夠參考全局最優(yōu)解和個(gè)體最優(yōu)解,還能夠參考其所在子群的全局最優(yōu)解,基于這一思路設(shè)計(jì)出多簇群協(xié)同進(jìn)化粒子群優(yōu)化算法(CEBCPSO)。該組網(wǎng)算法改進(jìn)原始算法的初始解生成策略、粒子更新策略并結(jié)合最優(yōu)分簇理論進(jìn)行分簇操作和路由搜索。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法進(jìn)行仿真對(duì)比,分析了改進(jìn)型粒子群算法的收斂性、能耗高效性和網(wǎng)絡(luò)生存期改善情況。最后根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求,以嵌入式開(kāi)發(fā)板作為無(wú)線傳感器終端建立一個(gè)含有若干節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),將設(shè)計(jì)的組網(wǎng)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法能夠?qū)o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行有效控制。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 分簇算法 路由算法 能量高效性 粒子群算法
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9;TP18
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 研究背景與意義12
• 1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究分類和研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究分類12-13
• 1.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究熱點(diǎn)13-14
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)14-16
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)16-17
• 第2章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由問(wèn)題綜述17-29
• 2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述17-20
• 2.1.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)17-19
• 2.1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)19-20
• 2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類20-23
• 2.3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議23-24
• 2.3.1 分簇路由的特點(diǎn)23
• 2.3.2 分簇路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)23-24
• 2.4 建立高能效無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的關(guān)鍵措施24-25
• 2.5 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)生存期25
• 2.6 帶有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)生存期優(yōu)化思想的路由協(xié)議實(shí)例25-28
• 2.6.1 能量感知路由協(xié)議（Energy Aware Routing - EAR協(xié)議）25-27
• 2.6.2 低功耗自適應(yīng)分簇路由協(xié)議（Low Energy Adaptive clusteringHierarchy - LEACH協(xié)議）27-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第3章 基于粒子群算法的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案與實(shí)例仿真29-43
• 3.1 問(wèn)題的提出29
• 3.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型29-32
• 3.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗分析及能耗模型29-31
• 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)模型31-32
• 3.3 參數(shù)定義32
• 3.4 組網(wǎng)模型32-35
• 3.4.1 簇頭能耗33-34
• 3.4.2 網(wǎng)絡(luò)通信效率34
• 3.4.3 簇內(nèi)平均距離34-35
• 3.5 粒子群算法的優(yōu)化機(jī)理35-37
• 3.5.1 粒子群算法的基本思想35-36
• 3.5.2 粒子群算法運(yùn)行流程36-37
• 3.6 基于粒子群算法的兩階段分簇組網(wǎng)方案37-39
• 3.6.1 初始組網(wǎng)方案中簇頭的選擇37
• 3.6.2 基于粒子群算法的組網(wǎng)方案37-39
• 3.7 仿真結(jié)果與分析39-42
• 3.8 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于改進(jìn)粒子群算法的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案與實(shí)例仿真43-61
• 4.1 標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的局限性43
• 4.2 粒子群算法的改進(jìn)43-46
• 4.2.1 基于簇間協(xié)同進(jìn)化思想改進(jìn)粒子群算法43-44
• 4.2.2 多簇群協(xié)同進(jìn)化粒子群算法優(yōu)化機(jī)理44-46
• 4.3 能耗分析以及最優(yōu)分簇46-48
• 4.4 基于多簇群協(xié)同進(jìn)化粒子群算法的兩階段分簇組網(wǎng)方案48-51
• 4.4.1 獲得初始解49-50
• 4.4.2 基于多簇群協(xié)同進(jìn)化粒子群優(yōu)化算法的組網(wǎng)方案50-51
• 4.5 基于粒子群算法的路由選擇方案51-53
• 4.5.1 路由模型51-53
• 4.5.2 基于多簇群協(xié)同進(jìn)化思想的路由算法53
• 4.5.3 速度、位置更新53
• 4.6 仿真結(jié)果與分析53-60
• 4.7 本章小結(jié)60-61
• 第5章 組網(wǎng)算法在嵌入式平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)及結(jié)果分析61-68
• 5.1 搭建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)61-64
• 5.1.1 軟件系統(tǒng)移植61-62
• 5.1.2 網(wǎng)卡參數(shù)設(shè)置62
• 5.1.3 AODV路由協(xié)議的功能演示62-64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程及分析總結(jié)64-68
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程64-67
• 5.2.2 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果74-75
• 致謝75-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：928031