基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法

摘要

本发明公开一种基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，由簇建立、簇内传输、簇间传输三部分组成。选择多跳中继节点时，采用启发式蚁群智能算法搜索多跳传输路由，在搜索过程中，消除期望重要性影响，选择节点时的概率完全由自身的链路信息素浓度决定，而局部链路信息素更新时，用协作域节点的剩余能量最小值和链路信息素增加度Q相乘除以传输能耗来更新，这个新的信息素更新方法将节点的剩余能量和传输能耗的大小经过适当放缩引入到链路的信息素更新中，当下一跳的协作域节点剩余能量越大且传输功耗越低则更易被选中，这样的传输路由方法能够减少网络总能量消耗，均衡网络节点的剩余能量，延长网络的工作寿命。

主权项

基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，包括如下步骤：（A）成簇阶段：（A1）对监测区域内的传感器节点进行分簇，在每一轮开始时，先计算每个节点对应的阀值函数Ti，后让每个节点随机生成一个0至1间的数，并让这个数与该节点对应的阀值函数Ti进行比较，若这个数小于该节点对应的阀值函数Ti并且该节点未被标记，则该节点选举自己为临时簇头节点；（A2）当所有节点都完成选举后，比较所有临时簇头节点的相互间隔距离，若间隔距离小于最佳间隔距离R，则取消能量较小的节点的临时簇头节点身份，最终剩下的临时簇头节点将被定为本轮网络的实际簇头节点；（A3）簇头节点确定后，所有簇头节点将广播一个广告信息给网络内的所有剩余节点，剩余节点依据接收到簇头节点广告信号的强度选择簇加入并向加入簇的簇头节点发送确认加入信息；（A4）每个簇的簇头节点在确认完簇内成员后，分别计算该簇内非簇头节点的簇间数据传输能耗参考值δ，每个簇的簇头节点选择簇内簇间数据传输能耗参考值δ最大的节点作为协作节点，其余为普通成员节点，完成协作分簇；（B）路由阶段：（B1）每个簇的簇头节点先收集相邻簇的簇头节点信息，这些信息包括相邻节点的剩余能量、位置和信息素浓度，后根据收集到的信息更新信息素浓度，再更新簇头节点路由表的邻节点概率Pijk；（B2）每个簇的簇头节点依据路由表中的邻节点概率Pijk寻找最优多跳传输路径，并把路由信息广播给簇内的协作节点；（3）稳定传输阶段：每个簇的普通成员节点将采集到的数据广播给簇头节点和簇内协作节点，簇头节点和协作节点在接收完所有簇内普通成员节点的数据后对自己采集和接收到的数据进行压缩融合；然后簇头节点和协作节点查询其路由表中的下一跳簇号，使用协作MIMO多播方法将融合数据转发给下一跳簇中的所有协作节点，直到到达汇聚节点。