基于改進(jìn)灰狼優(yōu)化器的能量均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)算法研究

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1、焱姜卹＊ｒ大爹＜§）碩士研究生學(xué)位論文基于改進(jìn)灰狼優(yōu)化器的能置均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)算法研究作者：朱輝指導(dǎo)教師：趙小強(qiáng)教授學(xué)科（專業(yè)）：通信與信息系統(tǒng)＾論文曰期一：二〇八年六月＇＿＂■？－■■＊＊？「？Ｊ＊＊■＊ｙ？?。。牐剩牐牐牐祝?？？＿．．【？Ｔｈｆ４■及ｆ！▲■「Ｉ蠡ｌ■ｉ？ｆｍＴ辦＾ｔ？＾＾西安郵電大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明秉承￥校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧铒L(fēng)和優(yōu)良的科學(xué)道德：，本人鄭重聲明所４交的論義是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研宄工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所

2、羅列的內(nèi)弈以外，論文中不乜含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰弓過的研究成果，也不包含木人己用十Ｋ他學(xué)位申淸的論文或成糶一。與我同工作的Ｎ志對(duì)本研究所做的仟Ｍ貢獻(xiàn)均己在論文中做了明確的說明并表示了謝意。一切的法你責(zé)任中請(qǐng)學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)。丨口期＊＞〇及年６ｎ木人簽名．：＿西安郵電大學(xué)學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明本人完全丫解西安郵電大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研宄生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬西安郵電大學(xué)。學(xué)校冇權(quán)保留并向＿家冇關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。本人允許論文被杏閱和借閱。學(xué)?？梢詫⒈緦W(xué)位論文全

3、部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)?。崳姡海奘侄伪４婧蛥R編本學(xué)位論文同時(shí)本人保證，畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研宄課題再撰寫的一律署名萆位力西安郵電大學(xué)文章。’４年６１本人簽名：表辦日期：ｊｊ口』、導(dǎo)師簽名：＾日期：年￥￥日＾ｙｌ單位代碼11664學(xué)號(hào)1501210055分類號(hào)TP393密級(jí)西安郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文題（中、英文）目基于改進(jìn)灰狼優(yōu)化器的能量均衡無線傳感器網(wǎng)絡(luò)算法研究Energy-EfficientRoutingProtocolforWirelessSensorNetworksBasedonImprovedGr

4、eyWolfOptimizer作者姓名朱輝指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)趙小強(qiáng)、教授學(xué)科門類工學(xué)學(xué)科（專業(yè)）通信與信息系統(tǒng)提交論文日期二○一八年四月摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks,WSNs）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水質(zhì)監(jiān)測和醫(yī)療衛(wèi)生等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，為信息的獲取提供了新的手段。通常，WSNs由價(jià)格較低、功耗較低和體積較小的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些傳感器節(jié)點(diǎn)由能量有限的電池進(jìn)行供電，而且一旦部署在監(jiān)測區(qū)域，它們將持續(xù)運(yùn)行，直到電能耗盡。因此，研究WSNs的關(guān)鍵技術(shù)之一就是如何在保證數(shù)據(jù)高效、可靠傳輸?shù)那闆r下，設(shè)計(jì)出能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)能量消耗、顯著延長網(wǎng)絡(luò)

5、壽命的路由協(xié)議。本文來源于2016年西安郵電大學(xué)和德國萊比錫電信應(yīng)用技術(shù)大學(xué)xxxxxx項(xiàng)目下的“WorkinginProjects”子課題。論文以WSNs網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)氣象環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測需求為出發(fā)點(diǎn)，分別從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和感知信息傳輸兩個(gè)方面展開研究，提出了一種基于改進(jìn)灰狼優(yōu)化器的WSNs分簇路由算法，具體研究內(nèi)容如下：（1）針對(duì)LEACH算法采用隨機(jī)選取簇首的方式會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中存在簇首分布過于分散或集中的問題，引入初始簇來進(jìn)行改善。利用節(jié)點(diǎn)的距離中位數(shù)算法，在等間隔的距離上選舉一定比例的初始簇首，從而形成分布均勻的初始簇。（2）在標(biāo)準(zhǔn)灰狼優(yōu)化器（GWO）的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了獵物位置

6、權(quán)重因子，給出了基于狼群適應(yīng)值的改進(jìn)灰狼優(yōu)化器（FIGWO），提出了一種基于改進(jìn)灰狼優(yōu)化器的WSNs成簇算法。該算法將灰狼個(gè)體映射為網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)，通過灰狼個(gè)體的剩余能量以及距離信息來計(jì)算每個(gè)灰狼個(gè)體的適應(yīng)值，利用適應(yīng)值前三的灰狼個(gè)體來重新定義獵物的位置函數(shù)。最后將改進(jìn)的灰狼優(yōu)化器應(yīng)用于簇首選舉階段以選出更加合適的簇首。（3）針對(duì)LEACH算法采取簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)均與簇首通信的方式導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)簇首和部分距離基站較近的節(jié)點(diǎn)能量消耗增加的問題，引入最短路徑傳輸技術(shù)。即在節(jié)點(diǎn)與簇首距離大于其與基站距離的情況下，節(jié)點(diǎn)將感知數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)至基站。本文提出的分簇路由算法，一方面優(yōu)化了簇結(jié)構(gòu)，減少了

7、簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，降低了簇首的數(shù)據(jù)接收能耗，同時(shí)也降低了部分節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離。另一方面，增加了基站接收的數(shù)據(jù)分組數(shù)，使得基站能夠獲得更加豐富的感知信息。仿真表明，相對(duì)于LEACH、SEP協(xié)議，F(xiàn)IGWO協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)生存周期分別延長了57.8%和31.5%；使基站接收數(shù)據(jù)分組數(shù)分別增加了177%和145%。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；灰狼優(yōu)化器；分簇機(jī)制；LEACH；能量高效IABSTRACTABSTRACTWirelessSensorNetworks(WSNs)hasbeenwidelyusedinmanyfields