[發明專利]一種高效的無線傳感器網絡路徑優化系統

在審

• 申請號: 201710687043.5
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107396421A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 韋玥
• 申請（專利權）人: 深圳市益鑫智能科技有限公司
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/10;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高效的無線傳感器網絡路徑優化系統，其特征是，包括信息獲取模塊、初始化模塊和路徑優化模塊，所述信息獲取模塊用于采集無線傳感器網絡中各個傳感器節點的信息，并根據這些傳感器節點的信息初始路徑，所述初始化模塊用于根據所得的初始路徑信息進行染色體編碼，隨即產生初始種群，所述路徑優化模塊用于采用遺傳算法尋找無線傳感器網絡的最優路徑。

2.根據權利要求1所述的一種高效的無線傳感器網絡路徑優化系統，其特征是，所述信息獲取模塊采用基于地理位置的貪婪算法收集傳感器節點的路由信息。

3.根據權利要求2所述的一種高效的無線傳感器網絡路徑優化系統，其特征是，所述路徑優化模塊包括函數確定單元、遺傳操作單元和算法終止單元，所述函數確定單元用于確定遺傳算法的適應度函數，從而根據適應度函數計算各路徑的優劣程度，所述遺傳操作單元用于在遺傳代數內進行選擇、交叉和變異操作，所述算法終止單元用于設置遺傳算法結束的終止條件。

4.根據權利要求3所述的一種高效的無線傳感器網絡路徑優化系統，其特征是，所述函數確定單元用于確定遺傳算法的適應度函數，其采用一種改進的適應度函數計算方法，具體為：

h=wsΣi=1n-1s(mi,mi+1)-wdΣi=1n-1d(mi,mi+1)-weΣi=1n-1e(mi,mi+1)]]>

s(mi,mi+1)=0,Ei+Ei+12<13Ee,Ei+Ei+12>13E]]>

式中，d(m_i,m_i+1)為傳感器節點m_i和傳感器節點m_i+1之間的距離，e(m_i,m_i+1)為傳感器節點m_i和傳感器節點m_i+1消耗的能量值，s(m_i,m_i+1)為傳感器節點m_i和傳感器節點m_i+1剩余能量值的罰函數，w_d、w_e和w_s為傳感器節點m_i和傳感器節點m_i+1之間距離、消耗的能量值以及剩余能量值的權重，E為傳感器節點m_i和傳感器節點m_i+1的平均初始能量值，E_i為傳感器節點m_i的剩余能量值，E_i+1為傳感器節點m_i+1的剩余能量值，n為路徑中的傳感器節點數。

5.根據權利要求4所述的一種高效的無線傳感器網絡路徑優化系統，其特征是，所述遺傳操作單元用于在遺傳代數內進行選擇、交叉和變異操作，具體包括：

(1)執行選擇操作，用于根據種群個體適應度的大小選擇優秀個體進入交叉池，接下來進行交叉操作和變異操作；

(2)執行交叉操作，即對于兩個待交叉的染色體，選擇在它們共有節點處進行交叉，以形成連續路徑，其采用一種改進的交叉概率計算方法，具體為：

pc=ae-|hmax-hehmax-hmin||hmax-h′hmax-he|,h′≥heb,h′<he]]>

式中，p_c為遺傳算法的交叉率,h_max表示種群的最大適應度值，h_e表示種群的平均適應度值，h′表示要交叉的個體的適應度值，a和b為(0,1)區間內的常數值，h_min表示種群的最小適應度值；

(3)執行變異操作，即從當代群體中隨機選擇待變異的個體，選擇路徑轉彎處的基因進行刪除，并隨機選擇該基因周圍的一個基因來替代，重新連接形成一條連續的新路徑，其采用一種改進的變異率計算方法，具體為：

pm=c(1-hmax-hhmax-hmin),h≥hed,h<he]]>

式中，p_m表示遺傳算法的變異率，h_min表示種群的最小適應度值，h_max表示種群的最大適應度值，h_e表示種群的平均適應度值，h表示要變異的個體的適應度值，c和d為區間(0,1)內的常數值。