[發明專利]基于蟻群算法的高能效無線傳感器網絡路由方法

有效

• 申請號: 201310313431.9
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103354654A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 王俊義;李燕龍;屈宇清;符杰林;王玫;仇洪冰
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

1.基于蟻群算法的高能效無線傳感器網絡路由方法，包括如下步驟：

（A）成簇階段：

（A1）對監測區域內的傳感器節點進行分簇，在每一輪開始時，先計算每個節點對應的閥值函數T_i，后讓每個節點隨機生成一個0至1間的數，并讓這個數與該節點對應的閥值函數T_i進行比較，若這個數小于該節點對應的閥值函數T_i并且該節點未被標記，則該節點選舉自己為臨時簇頭節點；

（A2）當所有節點都完成選舉后，比較所有臨時簇頭節點的相互間隔距離，若間隔距離小于最佳間隔距離R，則取消能量較小的節點的臨時簇頭節點身份，最終剩下的臨時簇頭節點將被定為本輪網絡的實際簇頭節點；

（A3）簇頭節點確定后，所有簇頭節點將廣播一個廣告信息給網絡內的所有剩余節點，剩余節點依據接收到簇頭節點廣告信號的強度選擇簇加入并向加入簇的簇頭節點發送確認加入信息；

（A4）每個簇的簇頭節點在確認完簇內成員后，分別計算該簇內非簇頭節點的簇間數據傳輸能耗參考值δ，每個簇的簇頭節點選擇簇內簇間數據傳輸能耗參考值δ最大的節點作為協作節點，其余為普通成員節點，完成協作分簇；

（B）路由階段：

（B1）每個簇的簇頭節點先收集相鄰簇的簇頭節點信息，這些信息包括相鄰節點的剩余能量、位置和信息素濃度，后根據收集到的信息更新信息素濃度，再更新簇頭節點路由表的鄰節點概率P_ij^k；

（B2）每個簇的簇頭節點依據路由表中的鄰節點概率P_ij^k尋找最優多跳傳輸路徑，并把路由信息廣播給簇內的協作節點；

（3）穩定傳輸階段：

每個簇的普通成員節點將采集到的數據廣播給簇頭節點和簇內協作節點，簇頭節點和協作節點在接收完所有簇內普通成員節點的數據后對自己采集和接收到的數據進行壓縮融合；然后簇頭節點和協作節點查詢其路由表中的下一跳簇號，使用協作MIMO多播方法將融合數據轉發給下一跳簇中的所有協作節點，直到到達匯聚節點。

2.根據權利要求1所述基于蟻群算法的高能效無線傳感器網絡路由方法，其特征是，在步驟（A3）中，剩余節點向簇頭發送的確認加入信息包括該節點的ID號和該節點的剩余能量。

3.根據權利要求1所述基于蟻群算法的高能效無線傳感器網絡路由方法，其特征是，在步驟（A4）中，簇頭節點每個簇的簇頭在完成協作節點選擇后還需向所有節點廣播TDMA規劃和協作節點信息。

4.根據權利要求1所述基于蟻群算法的高能效無線傳感器網絡路由方法，其特征是，在步驟（B1）中，第k只螞蟻的信息素濃度△τ_ij^k的計算公式為：

式中，△τ_ij^k為第k只螞蟻的信息素濃度，Q為螞蟻完成一次路徑搜索信息素釋放總量，C為簇i中簇頭節點和協作節點剩余能量的最小值，L_k為第k只螞蟻從簇i到簇j完成一次傳輸所需的能耗。

5.根據權利要求4所述基于蟻群算法的高能效無線傳感器網絡路由方法，其特征是，在步驟（B1）中，在更新信息素濃度時，還包括對述第k只螞蟻從簇i到簇j完成一次傳輸所需的能耗L_k進行放縮修正的步驟。

6.根據權利要求5所述基于蟻群算法的高能效無線傳感器網絡路由方法，在步驟（B1）中，所述用于修正第k只螞蟻從簇i到簇j完成一次傳輸所需的能耗L_k的放縮系數介于10⁴～10⁷之間。