基于蟻群算法的無線傳感器網絡最優路由路徑構建方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于蟻群算法的無線傳感器網絡最優路由路徑構建方法，其特征在于，包括：步驟1，隨機選舉簇頭；步驟2，計算各簇頭之間的距離、及各簇頭與Sink節點之間的距離；步驟3，建立禁忌表和螞蟻預測能量表，其中，所述螞蟻預測能量表用于記錄各個簇頭的當前剩余能量；步驟4，確定下一跳節點，并更新所述螞蟻預測能量表；步驟5，重復所述步驟4，直到螞蟻遍歷所有節點，并更新信息素；步驟6，多次循環執行步驟3至步驟5，從而得到一樹枝狀路徑，所述樹枝狀路徑即為所述最優路由路徑。本發明的方法記錄無線傳感器網絡中所有傳感器節點的距離，以及實時簇頭剩余能量，使蟻群尋找到全局最優路徑，從而提高了網絡的性能和生命周期。
【專利說明】基于蟻群算法的無線傳感器網絡最優路由路徑構建方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線傳感器網絡領域，特別是涉及一種基于蟻群算法的無線傳感器網絡最優路由路徑構建方法。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網絡的能量有限，因此能量問題是無線傳感器網絡(WSNs)應用中的核心問題。一個高效的低功耗的路由協議能有效減少網絡的能量消耗，延長WSNs的生命周期，因此路由算法成為國內外WSNs的研究熱點。
[0003]WSNs的路由協議可以分為平面路由和層次路由，層次路由算法是WSN中運用比較廣泛的路由算法。LEACH算法是最早提出了的一個比較成熟的分簇路由算法，也是最具有代表性的分層路由算法。
[0004]許多分簇路由協議例如SEP、PEGASIS、IEAOK:(LEAO^entralized)和 IEAOH7(IEAOffixed)等協議都是在IEACH的基礎上發鵬來的。但游在一定的不足，IEACH協議隨機輪流的選擇簇首，并且簇首與基站直接通信，導致簇首分布不均勻，單驅信造成巨大會辦。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種可提高網絡的性能和生命周期的基于蟻群算法的無線傳感器網絡最優路由路徑構建方法。
[0006]為解決上述技術問題，作為本發明的一個方面，提供了一種基于蟻群算法的無線傳感器網絡最優路由路徑構建方法，其特征在于，包括:步驟1，隨機選舉簇頭；步驟2，計算各簇頭之間的距離、及各簇頭與Sink節點之間的距離；步驟3，建立禁忌表和螞蟻預測能量表，其中，所述螞蟻預測能量表用于記錄各個簇頭的當前剩余能量；步驟4，確定下一跳節點，并更新所述螞蟻預測能量表；步驟5，重復所述步驟4，直到螞蟻遍歷所有節點，并更新信息素；步驟6，多次循環執行步驟3至步驟5，從而得到一樹枝狀路徑，所述樹枝狀路徑即為所述最優路由路徑。
[0007]進一步地，所述步驟I中，簇頭的選擇為按一定概率使每個簇頭節點在預定的輪數中當選次數相當。
[0008]進一步地，所述步驟I包括:為每個簇頭節點產生一個隨機數，如果該隨機數小于閾值，則該簇頭節點當選簇頭。
[0009]進一步地，所述閾值的計算公式如下:
[0010]
【權利要求】
1.一種基于蟻群算法的無線傳感器網絡最優路由路徑構建方法，其特征在于，包括: 步驟I，隨機選舉簇頭； 步驟2，計算各簇頭之間的距離、及各簇頭與Sink節點之間的距離； 步驟3，建立禁忌表和螞蟻預測能量表，其中，所述螞蟻預測能量表用于記錄各個簇頭的當前剩余能量； 步驟4，確定下一跳節點，并更新所述螞蟻預測能量表； 步驟5，重復所述步驟4，直到螞蟻遍歷所有節點，并更新信息素； 步驟6，多次循環執行步驟3至步驟5，從而得到一樹枝狀路徑，所述樹枝狀路徑即為所述最優路由路徑。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I中，簇頭的選擇為按一定概率使每個簇頭節點在預定的輪數中當選次數相當。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I包括: 為每個簇頭節點產生一個隨機數，如果該隨機數小于閾值，則該簇頭節點當選簇頭。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述閾值的計算公式如下:
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括: 在搜索表范圍內，根據螞蟻轉移概率隨機選擇下一跳節點，并更新所述螞蟻預測能量表; 判斷隨機選擇的所述下一跳節點是否在禁忌表中； 如果隨機選擇的所述下一跳節點不在禁忌表中，則將其加入禁忌表，將將其作為下一跳節點； 如果隨機選擇的所述下一跳節點在禁忌表中，則從不在禁忌表中的節點中，任意選擇一節點作為下一跳節點，并將其加入禁忌表。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在搜索表范圍內，所述螞蟻轉移概率根據下式確定:
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中，采用如下規則更新信息素τ:
【文檔編號】H04W40/10GK103781146SQ201410029602
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月22日 優先權日:2014年1月22日
【發明者】龍承志, 廖莎, 周曉明 申請人:南昌大學