一种可充电无线传感器网络免疫路由修复方法

摘要

本发明涉及一种可充电无线传感器网络免疫路由修复方法，在源节点与Sink节点之间建立k条不相交的路由，网络使用其中的1条路由，另外k‑1条为备份路由，将由节点能量耗尽节点引起的路由故障作为抗原，将对应的修复路由作为抗体；相应的检测模块、应答与学模块和记忆模块来模拟免疫系统排除抗原的工作机制。学模块中，采用了克隆选择算法。基于内分泌系统的激素调节机制，对克隆和变异机制进行了改进。通过模拟免疫系统各个模块的协同工作，ISRRA能够有效地提供故障路由的修复策略，特别适合于EH‑WSNs中相同故障路由多次出现的情况。此外，在故障路由修复过程中，ISRRA还对备份路由的质量进行评估并判断是否对备份路由进行更换，从而保证路由的质量。

主权项

一种可充电无线传感器网络免疫路由修复方法，由可充电无线传感器网络静态节点、Sink节点、检测模块、应答模块、学习模块以及记忆库组成，其特征是：由节点能量耗尽节点引起的路由故障被视为抗原，与该故障路由对应的修复路由将被视为抗体用来修复故障路由，并且将激素调节机制嵌入到抗体的进化过程中，得到改进的克隆选择算法，有效地提供故障路由的修复策略，从而促进算法的全局和局部搜索能力；所述可充电无线传感器网络免疫路由修复方法包括以下步骤：(1)在可充电无线传感器网络的源节点与Sink节点之间建立k条不相交路径；(2)检测模块检测可充电无线传感器网络中是否存在故障节点；检测模块的功能就是负责抗原的检测与识别；(3)若检测模块检测到EH‑WSNs存在故障节点，则开启应答模块；(4)应答模块开启后，首先在记忆库中进行搜索，检索记忆库中是否具有检测到的故障节点信息；若找到，则直接进行故障节点修复；若未找到，则开启学习模块；(5)学习模块开启后，通过改进的克隆选择算法产生修复路由p^r(v_i,s)；由节点能量耗尽节点引起的路由故障被视为抗原，与该故障路由对应的修复路由将被视为抗体，改进的克隆选择算法主要步骤描述如下：1)Sink节点利用提取的信息随机生成抗体集Abs；2)计算每个抗体与抗原之间的亲和力aff(p_j(v_i,s))：3)从Abs中选择亲和力最佳的T个抗体形成临时抗体集Abs'；4)计算抗体与抗体之间的亲和力：5)克隆Abs'中的每一抗体；6)克隆后的部分抗体将被选择进行变异；为了防止抗体陷入局部最优，依据内分泌系统中激素调节机制，变异概率为动态变化的变异概率；然后，变异后的抗体和Abs中除了T外的其他抗体形成另外一个抗体集合Abs″；7)对Abs″中的抗体进行重新选择；在重新选择规则中，计算原始抗原和选出的克隆变异抗体对抗原的刺激程度；然后将各抗体对抗原的刺激度与设定的阈值进行比较，刺激程度高于阈值的抗体保留，低的将被新的抗体代替；8)如果满足进化寻优的终止条件，则停止优化过程并返回亲和力最佳的抗体，形成故障路由对应的最佳修复路由p^r(v_i,s)；否则，转到步骤2)；9)比较备份路由和其他抗体的亲和力；若存在其他抗体的亲和力优于备份路由的亲和力，则返回该抗体，形成备份路由的替换路由；(6)开始修复路由和替换备份路由；同时，将故障路由和对应的修复路由信息存储到记忆库中。