基于粒子群算法的組網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題研究

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1、‘＇＊＇、：；．，：＾戶．．＇單位代碼１０１４４分類號(hào)ｙ匆Ｋ編號(hào)碩±學(xué)位論支題Ｓ某耳艙ｉ覆讀戌為ｉＭ巧Ｉ’扁端Ｖ乂，ｊ嚴(yán)ｆ若妍究生姓名若誠(chéng)克，（２口／乂屬斯也強(qiáng)必名凌；ｆｅ義分專業(yè)）ｊ導(dǎo)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(hào)：N945密級(jí)：ＵＤＣ：621.3編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于粒子群算法的組網(wǎng)優(yōu)化問(wèn)題研究碩士研究生：盧海龍指導(dǎo)教師：宮華教授學(xué)科、專業(yè)：優(yōu)化理論與過(guò)程控制沈陽(yáng)理工大學(xué)2015年12月分類號(hào)：N945密級(jí)：ＵＤＣ：621.3編號(hào)：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于粒子

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

3、for:MasterofEngineeringSpeciality:OptimizationtheoryandprocesscontrolDateofSubmission:December11th,2015DateofExamination:March11th,2016University:ShenyangLigongUniversity沈陽(yáng)理工大學(xué)碩±學(xué)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(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對(duì)應(yīng)。除文中已往明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)

4、表的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：您左＾日期：年Ｊ月｜又日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沈陽(yáng)理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，目Ｐ：沈陽(yáng)理工大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)沈陽(yáng)理工大學(xué)可將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文作者簽名述指導(dǎo)教師簽名：長(zhǎng)２曰

5、觀；ｊＭ別日期摘要無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在指定區(qū)域內(nèi)的若干傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)運(yùn)行相關(guān)組網(wǎng)算法構(gòu)成的分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題。由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，且其能量嚴(yán)重受限，因此設(shè)計(jì)出具有能量高效性的組網(wǎng)算法是解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量供應(yīng)限制的首要目標(biāo)。本文首先介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)算法及其不足，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(luò)的實(shí)際工作背景對(duì)算法進(jìn)行仿真，分析了該算法的收斂速度和組網(wǎng)性能。針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中如何實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)分簇和延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存

6、期的問(wèn)題，該組網(wǎng)算法以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存期、實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)能耗平衡和提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率為目標(biāo)函數(shù)，將網(wǎng)絡(luò)部署問(wèn)題轉(zhuǎn)化為非線性規(guī)劃問(wèn)題，并利用粒子群算法進(jìn)行求解。仿真結(jié)果說(shuō)明算法解決了無(wú)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的同構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇形成和簇頭選擇問(wèn)題，使各節(jié)點(diǎn)能耗更加平衡且高效，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)生存期。針對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的組網(wǎng)方案在求解優(yōu)化問(wèn)題過(guò)程中的不足，本文在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法中個(gè)體粒子的迭代更新策略，對(duì)整個(gè)種群執(zhí)行子群劃分操作，使各粒子在搜索過(guò)程中不但能夠參考全局最優(yōu)解和個(gè)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(shè)計(jì)出多簇群協(xié)同進(jìn)化粒子群優(yōu)化算法（CEBCPSO）。該組網(wǎng)算法改進(jìn)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(jìn)行分簇操作和路由搜索。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法進(jìn)行仿真對(duì)比，分析了改進(jìn)型粒子群算法的收斂性、能耗高效性和網(wǎng)絡(luò)生存期改善情況。最后根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求，以嵌入式開(kāi)發(fā)板作為無(wú)線傳感器終端建立一個(gè)含有若干節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將設(shè)計(jì)的組網(wǎng)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法能夠?qū)o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行有效控制。關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；分簇算法；路由算法；能量高效性；粒子群算法