一种采用生存空间进化智能算法的无线传感器网络分簇路由方法_3

文档序号:9381495阅读:来源:国知局
择2个族头节点为例,从上面的分析可以得到如下的结论:如果从N个 节点中选择K个族头,那么,生命的生存空间就是一个K维的空间。
[0133] 3 LSE优化分立生存空间
[0134] 在创立分立的生存空间以后,下一个问题就是如何使用LSE优化这个生存空间? 事实上,这与连续空间的使用方法是完全相同的,只不过用X和y轴的分立坐标值去代替连 续的坐标值。
[0135] 例如,在图2所示的二维分立生存空间中,X和y的坐标值只能取{1,2, "^100} 各个分立值。除此之外,其余的过程与连续函数的优化方法完全相同。
[0136] 4基于LSE优化的分簇路由协议
[0137] 基于LSE优化的分簇路由协议步骤如下:
[0138] 第1步:初始化
[0139] 设置传感器网络的节点数;
[0140] 根据(1)、(2)、(3)式设置能量参数;
[0141] 根据(4)式设置适应度函数参数;
[0142] 设置传输数据的最大数。
[0143] 第2步:根据LEACH提供的方法,选择族头、建立族群、创建调度表,然后传输数据。
[0144] 第3步:判断是否达到传输数据的最大值。若达到,则跳到第七步。
[0145] 第4步:通过LSE对族头选择进行优化
[0146] {
[0147] 第4-1步:给敏感区域的每一个节点编号;
[0148] 第4-2步:设置族头数;
[0149] 第4-3步:根据每一个节点的计算容量,设置最大迭代次数;
[0150] 第4-4步:判断是否达到最大迭代次数。如果达到,则跳到第5步;
[0151] 第4-5步:根据第2小节的创建生命的生存空间和第3小节的LSE优化分立生存 空间所提供的方法对生存空间进行优化,其中适应值根据(4)式进行计算;
[0152] 第4-6步:发布族头信息;
[0153] 第4-7步:跳到第4-4步。
[0154] }
[0155] 第5步:根据LEACH提供的方法,建立族群,创建调度表,然后传输数据。
[0156] 第6步:跳到第3步。
[0157] 第7步:结束。
[0158] 描述本发明的工作原理及工作过程:
[0159] 1、本发明的工作原理及工作过程
[0160] 本发明的工作原理及工作过程可以用一个流程表示如下:
[0161] 第1步:初始化
[0162] {
[0163] 第1-1步:设置传感器网络的节点数;
[0164] 第1-2步:设置下列(1)、(2)、⑶式的能量参数:
[0165] 传输k位数据到d米的距离所需的能量消耗,ETx (k,d),其大小为:
[0166] ETx (k, d) = kEelec+k ε fsd2 (d < d〇)
[0167] ETx (k, d) = kEelec+k ε mpd4 (d ^ d〇) (I)
[0168] 收到这些信息所消耗的能量,Erx (k),其大小为:
[0169] Erx (k) = kEelec (2)
[0170] 处理这些信息所需要的能量,Eda fus(k),其大小为:
[0171] Eda fus (k) = kEda (3)
[0172] 其中,是发送电路与接受电路的能量消耗;E da是处理数据的能量消耗;ε fs和 ε 分别是自由空间模型和多路衰减模型的功率损耗。d。是传输距离阈值。
[0173] 第1-3步:根据下列(4)式设置适应度函数参数:
[0177] 其中,a JP α 2是权值系数,并且满足a fa 2= I ;q i是网络中第i个节点的剩 余能量;qk是第k个族头节点的剩余能量;f i是能力的评估因子;I i是第i个节点到汇聚节 点的距离;Ik是第k个族头节点到汇聚节点的距离;f2是距离的评估因子。
[0178] 第1-4步:设置传输数据的最大数。
[0179] }
[0180] 第2步:根据LEACH提供的方法,选择族头、建立族群、创建调度表,然后传输数据。
[0181] 第3步:判断是否达到传输数据的最大值。若达到,则跳到第七步。
[0182] 第4步:通过LSE智能算法对族头选择进行优化
[0183] {
[0184] 第4-1步:给敏感区域的每一个节点编号;
[0185] 第4-2步:设置族头数;
[0186] 第4-3步:根据每一个节点的计算容量,设置最大迭代次数;
[0187] 第4-4步:判断是否达到最大迭代次数。如果达到,则跳到第5步;
[0188] 第4-5步:创建生命的生存空间,其方法如下:
[0189] 生命的生存空间={候选者1、候选者2、……,候选者K I每一个候选者可以取某 一个序列号1到N}。
[0190] 第4-6步:优化分立生存空间,其方法如下:
[0191] {
[0192] 1、用各维坐标轴的分立坐标值去代替连续的坐标值。
[0193] 2、适应值按照如下的(4)式进行计算:
[0197] 3、LSE的优化过程如下:
[0198] {
[0199] 第1步:初始化
[0200] 设置初始生命群中的生命个体数;
[0201] 设置初始生存空间范围;
[0202] 设置每一个生存生命个体能够繁殖的后代的个数;
[0203] 设置营养分布函数f();
[0204] 设置最大的繁殖代数。
[0205] 第2步:为初始群中的每一个生命个体均匀分配生存空间,简单地说,就是为每一 个个体均匀地分配生存空间;
[0206] 第3步:每一个生命个体在它的生存空间中获取营养,营养的大小就是分布函数 f()在其生存空间坐标中点的值。
[0207] 第4步:对每一个生命个体,做如下循环
[0208] {
[0209] 第4-1步:计算阈值营养,其值等于当前所有生命个体获取营养的平均值;
[0210] 第4-2步:比较生命个体的营养,大于或等于阈值营养者生存,否则死亡;
[0211] 第4-3步:所有生存的生命个体,在它们的生存空间内繁殖多个后代;
[0212] 第4-4步:这些后代们均匀地继承与共享它们前辈的生存空间,也即,均匀地为后 代分配生存子空间;
[0213] 第4-5步:繁殖后代的父辈们死亡;
[0214] 第4-6步:每一个后代在它的生存空间中汲取营养,营养的大小就是分布函数f() 在其生存空间坐标中点的值。
[0215] }
[0216] 第5步:判断是否达到最大的繁殖代数,如果达到,则跳到第8步。
[0217] 第6步:对每一个后代生命个体,做如下循环
[0218] {
[0219] 第6-1步:计算阈值营养,其值等于当前所有后代生命个体获取营养的平均值;
[0220] 第6-2步:比较后代生命个体的营养,大于或等于阈值营养者生存,否则死亡;
[0221] 第6-3步:所有后代生存的生命个体,在它们的生存空间内繁殖多个新的后代;
[0222] 第6-4步:这些新的后代们均匀地继承与共享它们前辈的生存空间,也即,均匀地 为新的后代们分配生存子空间;
[0223] 第6-5步:繁殖后代的父辈们死亡;
[0224] 第6-6步:每一个新的后代在它的生存空间中汲取营养,营养的大小就是分布函 数f()在其生存空间坐标中点的值。
[0225] }
[0226] 第7步:跳到第5步。
[0227] 第8步:结束。
[0228] }
[0229] 第4-7步:发布族头信息;
[0230] 第4-8步:跳到第4-4步。
[0231] }
[0232] 第5步:根据LEACH提供的方法,建立族群,创建调度表,然
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