基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集中式分簇算法研究

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1、TP393公開中圖分糞號:密級:UDC:;本校編號讀W交遷乂肇碩±學(xué)位論文論文題目:基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集中式分簇算法研究研究生姓名:楊彩霞學(xué)號:02130641學(xué)校指導(dǎo)教師姓名:高巧職疏:副教授申請學(xué)位等級;工學(xué)碩去專業(yè):通信與信息系統(tǒng)論文提交日期:2016.04論義答辯日期:2016.06獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加標(biāo)注和致謝之處外,

2、論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含獲得蘭州交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研巧所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。。學(xué)位論文作者簽名胃簽字日期:2《年《月2;日^學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解蘭州交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)蘭州交通大學(xué)可W將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編W供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有

3、關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)?學(xué)位論文作者簽備導(dǎo)師簽名:■簽字日期:2分6年6月23日簽字日期:2。乂年月日碩士學(xué)位論文基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集中式分簇算法研究ResearchonCentralizedClusteringAlgorithminWirelessSensorNetworks作者姓名:楊彩霞學(xué)科、專業(yè):通信與信息系統(tǒng)研究方向:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)學(xué)號:02130641指導(dǎo)教師:高麗完成日期:2016.04蘭州交通大學(xué)Lanzh

4、ouJiaotongUniversity蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是一種綜合信息采集、信息處理和信息傳輸功能于一體的新型無線網(wǎng)絡(luò)。對其的研究和應(yīng)用,把人類和物理世界緊密地結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)了人們對物理環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測控制,是目前給人類生活帶來深遠(yuǎn)影響的重要技術(shù)之一。通常情況下,采用電池給傳感器節(jié)點(diǎn)供電,由于電池供電,節(jié)點(diǎn)的能量受到了限制,節(jié)點(diǎn)的能量直接影響了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時間。路由協(xié)議負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)傳輸過程中尋找從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)

5、的高效傳輸路徑,設(shè)計能量高效的路由協(xié)議是延長網(wǎng)絡(luò)生命周期、均衡網(wǎng)絡(luò)能耗的一門關(guān)鍵技術(shù)。分簇算法符合用戶終端對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計的要求。分簇算法將網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)劃分成多個簇,并在每個簇內(nèi)選取簇頭,然后完成數(shù)據(jù)傳輸。這種算法能夠有效地管理網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)部署和數(shù)據(jù)傳輸,提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的健壯性,均衡了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗,適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。LEACH-C算法是一種集中控制的分簇算法,網(wǎng)絡(luò)中簇頭的選取和簇的劃分由基站統(tǒng)一控制。本文在LEACH-C算法的基礎(chǔ)上,針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能耗問題,提出改進(jìn)

6、算法,并進(jìn)行了仿真分析。首先對LEACH-C算法的算法流程圖、算法模型、算法的優(yōu)缺點(diǎn)以及算法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的分析。然后學(xué)習(xí)了QPSO算法的理論知識,并搭建了合適的適應(yīng)函數(shù)。在此基礎(chǔ)上,提出了利用QPSO算法對LEACH-C算法中簇頭的選取進(jìn)行優(yōu)化的基于QPSO的集中式分簇算法(LEACH-CQ算法)。最后利用MATLAB進(jìn)行相關(guān)仿真分析,結(jié)果表明,LEACH-CQ算法相對LEACH-C算法,在算法生命周期,網(wǎng)絡(luò)剩余能量以及基站接收數(shù)據(jù)包方面都有明顯提高。為進(jìn)一步解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗問題并延長

7、算法生命周期,提出基于QPSO和雙簇頭的集中式分簇算法(LEACH-CAQ算法)。該算法的主要思想是在主簇頭距離基站大于二分之一區(qū)域邊長的簇內(nèi),選擇簇內(nèi)剩余能量最大的節(jié)點(diǎn)作為輔助簇頭,并利用QPSO算法對主簇頭和輔助簇頭進(jìn)行優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,LEACH-CAQ算法相對LEACH-CQ算法,在算法生命周期,網(wǎng)絡(luò)剩余能量以及基站接收數(shù)據(jù)包方面都有明顯提高。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);集中式;LEACH-C算法;QPSO算法論文類型:應(yīng)用研究-I-基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的集中式分簇算法研究AbstractWir

8、elesssensornetwork(WSN)isanewtypeofwirelessnetworkthatintegratesinformationcollection,informationprocessingandinformationtransmission.Foritsresearchandapplication,itiscloselycombinedthelinkbetweenthehumanandthephysicalworld,realizedthel

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