面向基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的微型傳感器節(jié)點通過自組織、自適應(yīng)的方式構(gòu)成，這些傳感器節(jié)點具有一定的感知能力、數(shù)據(jù)處理能力和通信能力。近年來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被大量的應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測中，它能夠?qū)⒉杉吞幚砗蟮男畔鬏斀o用戶，以確保用戶能夠隨時掌握基礎(chǔ)設(shè)施的健康數(shù)據(jù)。
　　本文首先分析了在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議時面臨的挑戰(zhàn)，分類總結(jié)了典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議及其優(yōu)缺點，然后在詳細(xì)分析LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上，對LEACH

2、協(xié)議在簇頭節(jié)點選擇和簇間路由方面進(jìn)行改進(jìn)，提出了面向基礎(chǔ)設(shè)施健康監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議。該協(xié)議在簇頭節(jié)點選擇過程中，綜合考慮了傳感器節(jié)點的剩余能量，簇頭節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的分布和簇頭節(jié)點在簇內(nèi)的位置三個因素，使用遺傳算法選出適合當(dāng)選簇頭的節(jié)點，并對標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的編碼、適應(yīng)度函數(shù)和遺傳操作等因素進(jìn)行了改進(jìn)，使選舉出的簇頭節(jié)點更加符合路由設(shè)計的要求。
　　而后，根據(jù)分簇優(yōu)化算法選舉出的簇頭節(jié)點通過自組織方式成簇，簇內(nèi)采用與LEACH

3、協(xié)議相同的通信方式。針對簇頭節(jié)點間的通信，設(shè)計了基于蟻群算法的簇間路由算法，使遠(yuǎn)端簇頭節(jié)點的數(shù)據(jù)以簇間多跳路由的方式發(fā)送到基站。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率和信息素更新量的計算中引入了簇頭節(jié)點的剩余能量、簇間通信能耗、簇頭節(jié)點間的距離、簇頭節(jié)點與基站的相對位置等因素，并參照Q-learning算法中代理的思想，使蟻群算法在路徑結(jié)構(gòu)上具有一定的啟發(fā)性。在簇問路由設(shè)計過程中，將基站看作是能量相對很大的簇頭節(jié)點以減輕其附近的簇頭節(jié)點的負(fù)載。最后將分簇優(yōu)化算