基于双融合节点蚁群优化的无线传感器网络数据融合方法

摘要

本发明提供的是一种基于双融合节点蚁群优化的无线传感器网络数据融合方法。涉及无线传感器网络中分簇结构簇头的选取和路由路径的优化两个方面。使用等概率的方法选取网络簇头，再通过节点到基站距离的不同选取出非均匀的副簇头，使用蚁群优化算法对网络中与基站直接进行通信的簇头进行路径优化，然后再使用蚁群优化算法对网络中与基站直接进行通信的簇头进行路径优化，使网络中的簇头并不都直接与基站直接通信，而是通过蚁群优化算法选取出来的优化路径进行与基站的通信。很好地解决了无线传感器网络中距离基站远、近两端的热区问题，可以降低网络进行通信的能耗，延长网络的生存时间。

主权项

一种基于双融合节点蚁群优化的无线传感器网络数据融合方法，其特征是包括如下步骤：（1）、节点按照基站提供的P值开始等概率的竞选融合节点，每个节点随机选取一个小于1的正数a，如果它小于阈值T(n)，则该节点成为融合节点，并向网络中广播当选信息CHMsg(addr，ID，CH)，未当选节点收到融合节点的广播后，根据信息信号的强弱选择簇，并向融合节点发送入簇的请求信息JoinMsg(addr，ID，Ere，CID)，当融合节点收到一个节点的入簇请求后，把其放入自己的簇成员列表中，并把节点的位置信息和剩余能量信息保存起来，然后融合节点会为每一个入簇的节点分配一个用于传输数据的时序，并向其发送确认信息AKMsg(ID，CID，DATA)；（2）簇形成以后，融合节点开始副融合节点的选取，融合节点根据自身到基站的距离计算出一个阈值T(d)；（3）将步骤（2）中得到的结果与步骤（1）中竞选融合节点时产生的随机数a进行对比，如果大于a，则融合节点在簇内选取一个副融合节点，否则不选取；（4）可以产生副融合节点的融合节点计算簇内所有节点的剩余能量和节点到基站的距离比值Ere/d，并选择其中比值最大的节点作为簇内的副融合节点；(5)所有融合节点选取完毕后，网络进入基于蚁群优化算法的簇间路由路径选择和优化步骤：步骤1:网络中的所有融合节点将会对路由列表中的所有副融合节点广播蚂蚁ant，蚂蚁中包含了一个路由列表R_list用以记录路由节点集，R_list有蚂蚁经过的所有节点的ID信息，蚂蚁中还包含有蚂蚁在传输中总共需要消耗的能量Etotal；蚂蚁中还有一个数据结构N_list，里面包含有蚂蚁进行下一跳的所有节点ID信息；步骤2:副融合节点接收到蚂蚁以后，把自己的ID号添加到R_list中，并更新蚂蚁的Etotal数值，然后再检查自己的路由列表，如果为空，则副融合节点把蚂蚁直接发送个给基站，否则用自己的路由列表替换掉蚂蚁中原有的N_list信息，然后再把蚂蚁广播出去；步骤3:当网络中的所有蚂蚁都到达基站以后，基站根据收到的蚂蚁，统计每个融合节点到基站的路径数和每条路径需要消耗的能量信息，再根据这些统计信息计算出每个副融合节点需要更新的信息素值，最后把每个融合节点或副融合节点需要更新的信息素值信息广播出去，融合节点或副融合节点根据接收到的信息进行信息素的更新；(6)所有融合节点或副融合节点的信息素更新完毕之后，网络即进入数据传输的稳定阶段，每个簇内的的节点都把数据发送给融合节点进行数据融合处理，然后融合节点把数据直 接或者通过副融合节点的多跳通信方式发送给基站；(7)当簇稳定的进行了多轮数据传输以后，网络进入新一轮的成簇和稳定过程，以此类推，循环执行上述步骤，直至整个网络能量消耗尽为止。