关于改进蚁群算法在WSN路由中的应用研究.pdf

简介：
本文探讨了如何通过优化蚁群算法应用于无线传感器网络（WSN）的路由选择中，以提高数据传输效率和网络稳定性。文中提出了若干改进措施，并通过实验验证了其有效性。 无线传感器网络（WSN）是一种利用大量传感器节点收集并处理环境数据的先进技术，在民用、商业、工业及军事领域得到广泛应用。每个传感器节点都具备独立计算与感知能力，因此在WSN中选择合适的路由协议至关重要，因为不恰当的策略可能导致能量快速耗尽，并缩短整个网络寿命。鉴于此，针对WSN进行路由优化是提高其整体性能的关键。 本段落主要研究了基于改进蚁群算法的无线传感器网络（WSN）路由方案，旨在解决节点能量分布不平衡及路由效率低下等问题： 1. 针对低能耗自组织网络协议LEACH，提出了一项改进措施。在簇头选举阶段引入剩余电量和轮次作为参考指标，并增加了反馈机制。这使得具有较多余量且未成功当选为簇头的节点有机会成为新的簇头，从而实现负载均衡并延长整个系统的使用寿命。 2. 对蚁群算法进行了优化调整，在考虑了节点间通信能量需求与物理距离的基础上，降低了后者的权重值，并动态调节信息素挥发系数P、信息素启发因子τ以及距离启发因子ρ。这种改进使算法在初始阶段不完全依赖于两节点间的实际间距，避免过早陷入局部最优解陷阱，从而加速全局最优化解决方案的发现过程。 3. 利用Voronoi图将网络区域划分为多个近似等面积的部分，以此确保每个区域内都有均衡的能量分布。通过这种方法，在各个独立划分的小范围内进行簇头竞选活动可以有效缓解由于簇头位置不合理导致的节点能量过度消耗现象。 采用改进后的蚁群算法寻找从各簇中心到汇聚点的最佳多跳路径，进一步减少网络整体能耗。使用MATLAB R2010B平台开展仿真实验，并以网络生命周期、平均耗电量和最短传输距离为评价指标来评估LEACH-ANTNEW方案的有效性。 关键词：无线传感器网络；蚁群算法；信息素浓度；最优路径搜索；LEACH-ANTNEW 本段落的研究不仅深化了对WSN路由优化领域的理解，还提供了切实可行的改进策略，有助于提升其能效及稳定性。