基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集中式分簇算法研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是一種綜合信息采集、信息處理和信息傳輸功能于一體的新型無線網(wǎng)絡(luò)。對其的研究和應(yīng)用，把人類和物理世界緊密地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了人們對物理環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測控制，是目前給人類生活帶來深遠(yuǎn)影響的重要技術(shù)之一。通常情況下，采用電池給傳感器節(jié)點(diǎn)供電，由于電池供電，節(jié)點(diǎn)的能量受到了限制，節(jié)點(diǎn)的能量直接影響了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時(shí)間。路由協(xié)議負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)傳輸過程中尋找從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的高效傳輸路徑，設(shè)計(jì)能量高效的路由協(xié)議是延長網(wǎng)絡(luò)生

2、命周期、均衡網(wǎng)絡(luò)能耗的一門關(guān)鍵技術(shù)。
　　分簇算法符合用戶終端對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)的要求。分簇算法將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)劃分成多個(gè)簇，并在每個(gè)簇內(nèi)選取簇頭，然后完成數(shù)據(jù)傳輸。這種算法能夠有效地管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)部署和數(shù)據(jù)傳輸，提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的健壯性，均衡了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。LEACH-C算法是一種集中控制的分簇算法，網(wǎng)絡(luò)中簇頭的選取和簇的劃分由基站統(tǒng)一控制。本文在LEACH-C算法的基礎(chǔ)上，針對無線傳感器

3、網(wǎng)絡(luò)中的能耗問題，提出改進(jìn)算法，并進(jìn)行了仿真分析。
　　首先對LEACH-C算法的算法流程圖、算法模型、算法的優(yōu)缺點(diǎn)以及算法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的分析。然后學(xué)習(xí)了QPSO算法的理論知識，并搭建了合適的適應(yīng)函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出了利用 QPSO算法對 LEACH-C算法中簇頭的選取進(jìn)行優(yōu)化的基于QPSO的集中式分簇算法（LEACH-CQ算法）。最后利用MATLAB進(jìn)行相關(guān)仿真分析，結(jié)果表明，LEACH-CQ算法相對LEACH-C算法

4、，在算法生命周期，網(wǎng)絡(luò)剩余能量以及基站接收數(shù)據(jù)包方面都有明顯提高。
　　為進(jìn)一步解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗問題并延長算法生命周期，提出基于QPSO和雙簇頭的集中式分簇算法（LEACH-CAQ算法）。該算法的主要思想是在主簇頭距離基站大于二分之一區(qū)域邊長的簇內(nèi)，選擇簇內(nèi)剩余能量最大的節(jié)點(diǎn)作為輔助簇頭，并利用QPSO算法對主簇頭和輔助簇頭進(jìn)行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明， LEACH-CAQ算法相對LEACH-CQ算法，在算法生命周期，網(wǎng)絡(luò)剩余能量