关于LEACH协议的蚁群算法研究论文.pdf

简介：
本文探讨了在无线传感器网络中应用LEACH协议，并引入蚁群算法优化其性能。通过模拟蚂蚁觅食行为，提出了一种改进方案以提高网络效率和延长系统生命周期。 无线传感器网络（WSN）是一种自组织的网络系统，由大量能量和资源有限的节点构成，并具备数据采集、检测、感知及控制的能力。随着无线通信技术的发展，该类网络在军事、医疗与工业等领域得到了广泛应用。然而，由于传感器节点通常采用电池供电，在保证网络功能的前提下尽可能节约能源以延长其生命周期并提高传输可靠性和可扩展性是研究中的重要问题。 LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议是一种广泛应用于无线传感网的路由方案。该方法通过将网络划分为多个簇，并在每个簇内选出一个节点作为簇头，负责数据收集与转发来实现负载均衡和延长整体寿命的目标。LEACH的核心在于其独特的簇头选择机制：各节点随机决定成为簇头的概率，在每一轮中轮流担任以分散能量消耗。 尽管LEACH协议已在减少网络能耗及增加生命周期方面表现出色，但单跳通信方式仍会导致数据传输过程中集群头部的快速耗能问题。这将导致后期部分节点提前失效，形成监控盲区，并影响整体性能。 为了克服这一局限性，本研究提出了一种基于蚁群算法优化后的LEACH协议。该方法借鉴了自然界蚂蚁觅食行为中的信息素路径选择机制，在网络中通过剩余能量和传输距离等因素建立并更新信息素浓度来指导多路径的选择，从而实现更均衡的能量消耗分配。 实验结果表明，改进的方案在平均能耗、生命周期延长及扩展性方面均优于传统LEACH协议。这为无线传感器网络中的节能与寿命优化提供了新的思路。 本段落主要讨论了三个关键词：无线传感网、LEACH协议和蚁群算法。其中，前者是研究的基础；后者则是针对单跳通信导致的高能量损耗问题所引入的新方法论。 该研究得到了山西省自然科学基金的支持，这为项目的开展提供了必要的资金保障。 作者简介部分介绍了王静作为太原理工大学测控技术研究所的一名硕士研究生的研究背景和方向。