基于粒子群算法的組網(wǎng)優(yōu)化問題研究

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1、‘＇＊＇、：；．，：＾戶．．＇單位代碼１０１４４分類號ｙ匆Ｋ編號碩±學位論支題Ｓ某耳艙ｉ覆讀戌為ｉＭ巧Ｉ’扁端Ｖ乂，ｊ嚴ｆ若妍究生姓名若誠克，（２口／乂屬斯也強必名凌；ｆｅ義分專業(yè)）ｊ導師姓名方李論文完成日期藻成化少欠參Ｓｈｅｎａ凸ＬｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｇｇｇｙ分類號：N945密級：ＵＤＣ：621.3編號：工學碩士學位論文基于粒子群算法的組網(wǎng)優(yōu)化問題研究碩士研究生：盧海龍指導教師：宮華教授學科、專業(yè)：優(yōu)化理論與過程控制沈陽理工大學2015年12月分類號：N945密級：ＵＤＣ：621.3編號：工學碩士學位論文基于粒子

2、群算法的組網(wǎng)優(yōu)化問題研究碩士研究生：盧海龍指導教師：宮華教授學位級別：工學碩士學科、專業(yè)：優(yōu)化理論與過程控制所在單位：理學院論文提交日期：2015年12月論文答辯日期：2016年03月學位授予單位：沈陽理工大學ClassificationIndex:N945U.D.C:621.3AThesisfortheMasterDegreeofEngineeringAnNetworkingandOptimizationProblemBasedonParticleSwarmAlgorithmCandidate:LuHailongSupervisor:GongHuaAcademicDegreeApplied

3、for:MasterofEngineeringSpeciality:OptimizationtheoryandprocesscontrolDateofSubmission:December11th,2015DateofExamination:March11th,2016University:ShenyangLigongUniversity沈陽理工大學碩±學位論文原創(chuàng)性聲明：本論文的所有工作本人鄭重聲明，是在導師的指導下，由作者本人獨立完成的。有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻的引用已在文中指出，并與參考文獻相對應。除文中已往明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)

4、表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者（簽字）：您左＾日期：年Ｊ月｜又日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解沈陽理工大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，目Ｐ：沈陽理工大學有權(quán)保留并向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交學位論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)沈陽理工大學可將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可采用影印、縮印或其它復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)書）學位論文作者簽名述指導教師簽名：長２曰

5、觀；ｊＭ別日期摘要無線傳感器網(wǎng)絡是由部署在指定區(qū)域內(nèi)的若干傳感器節(jié)點通過運行相關(guān)組網(wǎng)算法構(gòu)成的分布式無線網(wǎng)絡，是當今網(wǎng)絡研究領(lǐng)域一個重要的研究課題。由于無線傳感器網(wǎng)絡的運行環(huán)境較為惡劣，且其能量嚴重受限，因此設計出具有能量高效性的組網(wǎng)算法是解決無線傳感器網(wǎng)絡能量供應限制的首要目標。本文首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的應用領(lǐng)域、研究現(xiàn)狀和相關(guān)概念。分析了現(xiàn)階段同構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡的組網(wǎng)算法及其不足，在此基礎上設計了一種基于高效編碼方案的粒子群分簇組網(wǎng)算法。最后結(jié)合網(wǎng)絡的實際工作背景對算法進行仿真，分析了該算法的收斂速度和組網(wǎng)性能。針對無線傳感器網(wǎng)絡研究中如何實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的最優(yōu)分簇和延長網(wǎng)絡生存

6、期的問題，該組網(wǎng)算法以延長網(wǎng)絡生存期、實現(xiàn)各節(jié)點能耗平衡和提高網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸效率為目標函數(shù)，將網(wǎng)絡部署問題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問題，并利用粒子群算法進行求解。仿真結(jié)果說明算法解決了無網(wǎng)關(guān)節(jié)點的同構(gòu)傳感器網(wǎng)絡分簇形成和簇頭選擇問題，使各節(jié)點能耗更加平衡且高效，延長了網(wǎng)絡生存期。針對基于標準粒子群算法的組網(wǎng)方案在求解優(yōu)化問題過程中的不足，本文在此基礎上改進了標準粒子群算法中個體粒子的迭代更新策略，對整個種群執(zhí)行子群劃分操作，使各粒子在搜索過程中不但能夠參考全局最優(yōu)解和個體最優(yōu)解，還能夠參考其所在子群的全局最優(yōu)解，基于這一思路設計出多簇群協(xié)同進化粒子群優(yōu)化算法（CEBCPSO）。該組網(wǎng)算法改進原始算法的

7、初始解生成策略、粒子更新策略并結(jié)合最優(yōu)分簇理論進行分簇操作和路由搜索。通過與標準粒子群算法進行仿真對比，分析了改進型粒子群算法的收斂性、能耗高效性和網(wǎng)絡生存期改善情況。最后根據(jù)實際項目需求，以嵌入式開發(fā)板作為無線傳感器終端建立一個含有若干節(jié)點的無線傳感器網(wǎng)絡，將設計的組網(wǎng)算法進行了仿真實驗，實驗結(jié)果表明算法能夠?qū)o線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸進行有效控制。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡；分簇算法；路由算法；能量高效性；粒子群算法