一种基于和声搜索算法的无线传感器网络分簇路由方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-11-08 18:00:50
.一种基于和声搜索算法的无线传感器网络分簇路由方法,包括如下步骤:全局信息的传递和汇聚,具体为:普通传感器节点收到第一个簇头广播后进行延时,延时结束后普通传感器节点向初始 化簇头发送自身所有邻居簇头信息和距离信息,簇头节点将普通传感器所发送的信息、自 身条数信息和邻居簇头信息进行数据融合,获得全局信息,并将全局信息传递到汇聚节点;
本发明公开了一种基于和声搜索算法的无线传感器网络分簇路由方法,包括:(1)全局信息的传递和汇聚,获得全局信息,并将其传递到汇聚节点;(2)汇聚节点通过全局信息对整个传感器网络进行网络分簇路由的优化计算与配置;(3)普通传感器节点监测采集和处理应用信息,将其处理成数据包,转发到簇头节点,簇头节点进行数据融合,并向下一跳簇头节点发送数据包;(4)下一跳簇头节点接收到数据包后,将自身剩余能量信息加入到数据包中,并按照数据包中的最优路由,继续向下一跳簇头节点转发数据包。本发明的方法解决了无线传感器网络成员节点分配不合理簇头节点能耗不均匀等问题,提高了网络能效,延长了网络生命周期。
在无线传感器网络的应用场景中,通常有少则几十,多则成千上百个传感器节点 布置在感知区域,这些传感器节点体积小,通常采用电池供电,传感器节点在有些场景中不 可更换电池,因此,能量的高效利用对延长整个网络的生命周期至关重要。拓扑控制和路由 算法是提高无线传感器网络能效,延长网络生命周期的两大关键技术。在层次型拓扑结构 中,簇内节点(成员节点)负责数据采集,并将数据发送给所在簇的簇头节点,簇头节点负责 数据融合以及将数据发送到基站,这样可以减少数据冗余,并减少数据通信量,从而延长网 络的生命周期;好的能效路由算法可以保证数据沿着优化的路径转发,均衡整个网络的能 耗,从而延长网络的生命周期。
华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。
本发明的方法在分簇优化中引入改进的和声搜索算法,并构建了合适的适应度 函数。建立的适应度函数即考虑了簇头节点的剩余能量,又考虑了普通传感器节点的能耗, 分簇算法通过此适应度函数求得的最优解能够尽量均衡簇头节点的能耗,同时降低普通传 感器节点的能耗,从而延长整个网络的生存时间。
改进的和声搜索算法具有参数少,迭代规则简单,全局搜索能力强等特点,在生 成候选和声阶段,取消和声搜索算法生产候选和声步骤中造成巨大计算量的音调调整步 骤,并且实现对HMCR的动态调整,使其在迭代前期具有较好的全局搜索能力,避免陷入局部 最优,在迭代后期加强其局部搜索能力。
本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。