基于蚁群优化的WSN路由算法研究.pdf

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学位论文作者签名: 指导教师签名:
年月日
论文题目:基于蚁群优化的 WSN 路由算法研究
专业:计算机软件与理论
硕士生:任平(签名)
指导教师:高晔(签名)
摘要
无线传感器网络( Wireless work,WSN)是由大量具有通信与计算能力
的微小传感器节点以多跳通信、自组织的方式形成的分布式无线网络。传感器节点只能
和其邻居节点通信,其计算能力、存储能力和通信能力都十分有限。无线传感器网络广
泛应用于军事领域、环境监测、医疗健康等领域,具有重要的实用价值。由于无线传感
器网络中的传感器节点能量受限,因此,有效节约并且均衡网络的能量消耗就成了研究
无线传感器网络路由算法的关键因素。
本文的主要研究内容和成果如下:
1、对基本蚁群算法进行了深入的研究,其在求解最优路径问题时,虽然具有很强
地发现较好解的能力,但是存在收敛时间过长和容易陷入局部最优解等缺陷,针对基本
蚁群算法应用于无线传感器网络路由的不足之处,通过在状态转移概率公式中引入动态
权重因子,采取局部信息素更新与全局信息素更新相结合的策略以及节点的跳数选择机
制,提出了一种基于蚁群优化的 WSN 路由算法 IACOR,实现了对搜索空间进行高效、
快速地全面寻优,从而避免了基本蚁群算法过早陷入局部最优解的缺陷。
2、建立了无线传感器网络的网络模型,分析了无线传感器网络路由算法的设计目
标,并且描述了基于蚁群优化的路由协议的实施流程,包括节点设计,报文设计以及基
于蚁群优化的无线传感器网络路由过程,并将改进的路由算法 IACOR 应用于无线传感
器网络的路由中。通过在复杂程度不同的环境下进行仿真实验,获得了 IACOR 算法应
用于无线传感器网络路由的最优参数组合,并利用收敛特征,平均端到端传输时延和能
量的标准方差来反映其应用于无线传感器网络路由的优化效率。
仿真实验表明, IACOR 算法能够成功地在不同的无线传感器网络环境中规划出一
条近似最优的路径,降低了网络的能耗,有效地提高了整个无线传感器网络的性能,延
长了网络的生命周期,是一种具有实际应用价值的路由算法。
关键词:蚁群优化;WSN 路由算法;IACOR;路由协议
研究类型:应用研究型
Subject : Research on Path Planning for WSN Based on Ant Colony
Optimization Algorithm
Specialty : Computer Software and Theory
Name : Ren Ping (Signature)
Instructor: Gao Ye (Signature)
ABSTRACT
Wireless work is a wireless Ad work consisting of numerous tiny
sensor nodes by multi-munication and anization, which munication
puting capability. The sensor node can municate with neighbor nodes, and
puting capability, storage capacity munication ability are limited. WSN is
widely used in military, environmental monitoring, medical and health services and so on, and
it has great prac