基于熵权法和蚁群算法的无线传感器网络路由设计

摘要

随着人工智能、大数据以及无线通信技术的进步，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）已深入人们的日常工作生活。在WSN发展过程中，节点能量一直是无线传感器网络发展的瓶颈，通过改善WSN路由协议以降低节点能耗、提高网络寿命已成为目前国内外众多学者的研究热点。 本文在分析以LEACH为代表的分簇型路由协议的基础上，研究了一种基于熵权法和蚁群算法的无线传感器网络路由设计方案，主要做了以下工作： 首先，在簇首选举时，针对指标权重确定缺乏客观性的问题，设计一种优化的簇首选举机制：在确定簇首选举的指标后，引入熵权法确定指标权重，通过节点综合评判值评估节点整体性能，提高了评判结果的客观性。 其次，针对簇首与Sink节点间通信时能耗速率过快的问题，引入优化的蚁群算法建立簇间路由：在建立簇间路由的过程中，通过启发函数和阿特金森福利函数优化转移概率机制，为选择下一跳节点提供参考依据。同时，设计路径优越度进行信息素更新，以达到均衡路径能耗、提升路径质量的目的。 仿真表明本文研究的基于熵权法和蚁群算法的无线传感器网络路由设计方案提高了能量利用率，均衡网络能耗，有效的提升了簇间路由效率，延长网络生命周期。 最后，论文结合停车场泊车管理的要求及特点，将本课题设计的路由协议应用于智能泊车诱导管理系统进行车位信息采集与传输，对具体实现流程做了详细分析。测试结果表明利用本课题设计的路由协议进行车位信息采集传输时数据传输时延、丢包率以及能耗较低，完全满足系统需求，为未来WSN在智能停车诱导系统中更好的运用提供了设计参考。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 论文研究背景与意义

1.2 无线传感器网络路由协议研究现状

1.3 论文研究主要内容

1.4 论文组织结构

第二章 无线传感器网络及路由协议基本概述

2.1 无线传感器网络

2.2 无线传感器网络路由协议及其分类

2.3 路由协议的评价标准

2.4 路由协议的比较

2.5 本章小结

第三章 基于熵权法的无线传感器网络簇首选取

3.1 能量模型与网络结构

3.2 簇首选取概述

3.3 基于熵权法的簇首选取设计

3.4 基于熵权法选取簇首的仿真分析

3.5 本章小结

第四章 基于蚁群优化的簇间路由算法设计

4.1 蚁群算法概述

4.2 蚁群算法应用于建立簇间路由的优势分析

4.3 蚁群算法的优化策略设计

4.4 基于蚁群优化的簇间路由实现流程

4.5 蚁群优化的簇间路由仿真测试

4.6 本章小结

第五章 基于无线传感器网络停车诱导系统设计

5.1 停车诱导系统的需求分析及设计要求

5.2 停车诱导系统的框架与结构设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 研究总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果