基于遗传策略的无线传感器网络拓扑控制研究

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由大量廉价且能量有限的无线传感器节点组成,网络具有自组织、分布式的特点。随着无线通信、传感器、嵌入式等一系列技术的高速发展,无线传感器网络的应用开始逐渐普及,在环境监测、智能家居、国防军事等领域都具有广泛的应用前景。拓扑控制是无线传感器网络研究的核心问题之一,合理的网络拓扑结构对于无线传感器网络尤为重要,在降低网络节点能耗,延长网络生存周期,减少节点间相互干扰并提高路由协议效率等方面具有重要意义。本文详细地探讨了无线传感器网络拓扑控制算法,对遗传算法进行了研究和分析,把遗传算法和无线传感器网络拓扑控制相结合。从功率控制的角度出发,提出了一种基于遗传算法的无线传感器网络k连通容错拓扑控制算法,该算法把网络的k连通作为约束条件,使用遗传算法寻找网络节点的最优发射半径,使网络的总能量消耗尽可能低。实验结果表明：该算法不仅可以极大的减少冗余链路,减少节点能量的消耗,而且能保证网络的连通性,使网络维持一个较优的网络拓扑结构。从层次控制的角度出发,提出了一种基于遗传算法的WSN分簇节点睡眠调度算法,算法思想是首先利用节点位置信息及节点剩余能量对网络进行分簇,当分簇结束后,综合考虑簇内节点剩余能量、簇内覆盖率和重复覆盖面积等因素对簇内节点进行睡眠调度,使拓扑结构得到进一步优化。实验结果表明：同LEACH算法和LEACH-GAHS算法对比,该算法有效地均衡了节点间能量消耗并延长了网络的生存周期。
【关键词】：无线传感器网络 遗传算法 拓扑控制 k连通 睡眠调度
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.5;TP212.9