一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信领域，特别涉及一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构 建方法。
【背景技术】
[0002] WSN是由大量简单传感器通过无线方式连接起来的一种网络，数据采集是其最常 用的功能之一。如：在环境检测的WSN场景中布置大量的传感器节点，对检测环境的温度、 湿度、图像等因素进行监控。
[0003] 为了完成传感器节点的数据采集工作，现有的技术方案是设置一个移动sink节 点，令其沿着一个经过所有传感器节点的路径进行数据采集，当该移动sink节点移动至某 个传感器节点时，令该传感器节点向移动sink发送数据，移动sink节点完成该传感器节点 的数据接收后，沿预设的路径移动至下一个传感器节点，继续进行数据接收。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0005] 现有的规划算法较为简单，根据现有的对移动sink节点在信息收集过程中路径 的规划算法上，无法快速获取最优路径，即根据现有的路径规划算法，移动sink节点无法 进行高效率的信息收集，从而对整个无线传感器网络的信息收集工作造成影响。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种移动sink信息收集路径的可变维 粒子群构建方法，所述移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法，包括：
[0007] 步骤一，生成可变维粒子群，对所述可变维粒子群进行初始化，获取所述可变维粒 子群中每个粒子的维度；
[0008] 步骤二，获取所述可变维粒子群中每个所述粒子的适应值，根据所述适应值的数 值大小，确定每个所述粒子的最优解以及所述可变维粒子群的历史最优解；
[0009] 步骤三，使用最近维度跟踪策略对所述可变维粒子群中每个所述粒子的所述维度 进行更新，获取到已更新可变维粒子群；
[0010] 步骤四，根据模拟退火策略，对是否将所述可变维粒子群中的所述粒子替换为所 述已更新可变维粒子群中的粒子进行判定，如果确定替换，则使用所述已更新可变维粒子 群中的粒子替换所述可变维粒子群中对应位置的所述粒子，并获取所述对应位置粒子的适 应值，更新所述对应位置粒子的最优解，如果确定不更换，则继续使用所述可变维粒子群中 在所述对应位置的粒子，得到替换完成的第一可变维粒子群；
[0011] 步骤五，从所述第一可变维粒子群中选取粒子间距小于预设间距阈值的粒子，对 所述粒子的维度进行合并，得到已合并可变维粒子群，对所述已合并可变维粒子群进行如 步骤四所示的处理，得到第二可变维粒子群；
[0012] 步骤六，根据预设的倒序概率，对所述第二可变维粒子群中的粒子进行倒序处理， 得到已倒序可变维粒子群，对所述已倒序可变维粒子群进行如所述步骤四所示的处理，得 到第三可变维粒子群，确定所述第三可变维粒子群的所述历史最优解；
[0013] 步骤七，如果所述第三可变维粒子群的所述历史最优解中粒子适应度的变化量小 于预设适应度阈值或此时迭代次数大于预设迭代阈值，则将所述第三粒子群的所述历史最 优解对应的粒子作为移动Sink信息收集路径的最佳路径，否则对当前迭代次数加一，并重 复所述步骤二至所述步骤六所示的处理，直至满足所述第三可变维粒子群的所述历史最优 解中粒子适应度的变化量小于预设适应度阈值或迭代次数大于所述预设迭代阈值为止，将 截止时的所述第三粒子群的所述历史最优解对应的粒子作为所述移动sink信息收集路径 的最佳路径。
[0014] 可选的，所述使用最近维度跟踪策略对所述可变维粒子群中每个所述粒子的所述 维度进行更新，获取到已更新可变维粒子群，包括：
[0015] 提取所述可变维粒子群中每个所述粒子的最优解以及所述可变维粒子群的历史 最优解；
[0016] 从所述每个所述粒子的历史最优解中选取与所述可变维粒子群中待更新粒子当 前维度最接近的维度，从所述可变维粒子群的所述历史最优解中选取与所述可变维粒子群 中待更新粒子当前维度最接近的维度；
[0017] 根据预设公式，结合从所述粒子的历史最优解中选取的最接近的维度以及从所述 可变维粒子群历史最优解中选取的最接近的维度，对所述可变维粒子群中待更新粒子的所 述维度进行更新，获取到已更新可变维粒子群。
[0018] 可选的，所述根据模拟退火策略，对是否将所述可变维粒子群中的所述粒子替换 为所述已更新可变维粒子群中的粒子进行判定，包括：
[0019] 从所述可变维粒子群中提取原始粒子，从所述已更新可变维粒子群中提取与所述 样本粒子位置对应的样本粒子；
[0020] 获取所述原始粒子的适应值以及所述样本粒子的适应值；
[0021] 如果所述样本粒子的适应值小于所述原始粒子的适应值，则使用所述样本粒子替 换所述原始粒子，如果所述样本粒子的适应值不小于所述原始粒子的适应值，则根据替换 概率公式获取替换概率数值，并根据所述替换概率数值使用所述样本粒子替换所述原始粒 子。
[0022] 可选的，所述从所述第一可变维粒子群中选取粒子间距小于预设间距阈值的粒 子，对所述粒子的维度进行合并，得到已合并可变维粒子群，包括：
[0023] 从所述第一可变维粒子群中选取粒子间距小于预设间距阈值的两个粒子；
[0024] 根据所述两个粒子的维度，在所述两个粒子之间确定中间粒子；
[0025] 将所述两个粒子替换为所述中间粒子，得到已合并可变维粒子群。
[0026] 可选的，根据预设的倒序概率，对所述第二可变维粒子群中的粒子进行倒序处理， 得到已倒序可变维粒子群，包括：
[0027] 提取所述第二可变维粒子群中的粒子，随机的生成第一位置和第二位置；
[0028] 将位于所述第一位置和所述第二位置之间的所述粒子的维度数据进行倒置处 理；
[0029] 对第二可变维粒子群中的全部粒子所述将进行所述倒置处理，得到由所述倒置处 理后的粒子构成的已倒序可变维粒子群。
[0030] 本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
[0031] 通过在移动sink节点的路径规划中引入可变维粒子群的概念，以对可变维粒子 群进行迭代优化的方式获取sink节点的信息收集路径，避免了现有技术中无法确定最优 路径这一缺陷的发生，提高了移动sink节点在信息收集过程中的效率，降低了路径选择对 整个无线传感器网络的信息收集工作造成影响。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图 作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033] 图1是本发明提供的一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法的流 程不意图；
[0034] 图2是本发明提供的一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法的进 行维度选取的过程以及对选取的维度求解矢量和的示意图；
[0035] 图3是本发明提供的一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法的维 度合并策略的面积重合示意图；
[0036] 图4是本发明提供的一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法的典 型实现方法的流程示意图；
[0037] 图5是本发明提供的一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法的仿 真实验的效果对比示意图一；
[0038] 图6是本发明提供的一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法的仿 真实验的效果对比示意图二。
【具体实施方式】
[0039] 为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地 描述。
[0040] 实施例一
[0041] 本发明提供了一种移动sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法，所述移动 sink信息收集路径的可变维粒子群构建方法，包括：
[0042] 步骤一，生成可变维粒子群，对所述可变维粒子群进行初始化，获取所述可变维粒 子群中每个粒子的维度；
[0043] 步骤二，获取所述可变维粒子群中每个所述粒子的适应值，根据所述适应值的数 值大小，确定每个所述粒子的最优解以及所述可变维粒子群的历史最优解；
[0044] 步骤三，使用最近维度跟踪策略对所述可变维粒子群中每个所述粒子的所述维度 进行更新，获取到已更新可变维粒子群；
[0045] 步骤四，根据模拟退火策略，对是否将所述可变维粒子群中的所述粒子替换为所 述已更新可变维粒子群中的粒子进行判定，如果确定替换，则使用所述已更新可变维粒子 群中的粒子替换所述可变维粒子群中对应位置的所述粒子，并获取所述对应位置粒子的适 应值，更新所述对应位置粒子的最优解，如果确定不更换，则继续使用所述可变维粒子群中 在所述对应位置的粒子，得到替换完成的第一可变维粒子群；
[0046] 步骤五，从所述第一可变维粒子群中选取粒子间距小于预设间距阈值的粒子，对 所述粒子的维度进行合并，得到已合并可变维粒子群，对所述已合并可变维粒子群进行如 步骤四所示的处理，得到第二可变维粒子群；
[0047] 步骤六，根据预设的倒序概率，对所述第二可变维粒子群中的粒子进行倒序处理， 得到已倒序可变维粒子群，对所述已倒序可变维粒子群进行如所述步骤四所示的处理，得 到第三可变维粒子群，确定所述第三可变维粒子群的所述历史最优解；
[0048] 步骤七，如果所述第三可变维粒子群的所述历史最优解中粒子适应度的变化量小 于预设适应度阈值或此时迭代次数大于