【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無線通信，尤其是涉及一種基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法。
技術介紹
1、無線傳感網絡(wsn)與傳統有線傳感器網絡相比，節點部署簡單且監測成本更低。因此，目前結構健康監測大多通過部署各種無線傳感器，并以自組織的方式形成wsn來獲取并傳輸如應變、溫度、風速和負載等指標，同時能反應各類土木結構運行狀態的數據到基站(bs)。wsn中的各種傳感器通常配備容量有限的電池以提供環境感知和數據傳輸所需要的能量，且部分傳感器大部分都深埋在混凝澆筑的橋體土中，無法為其進行二次供能。目前針對wsn的研究大都是在二維模型中進行的，而現實使用場景中土木結構具有三維特性，傳感節點的位置分布高低不一。此外，實際環境中數據傳輸路徑更加復雜，網絡面臨更嚴重的能耗不均衡問題。基于二維平面所設計的能量管理策略，無法直接用于三維無線傳感器網絡。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，至少部分的解決現有技術中存在的不能對三維無線傳感器網絡能量進行管理的問題。
2、本專利技術實施例提供了一種基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，包括：
3、利用徒步旅行算法對模糊c均值聚類算法的初始聚類中心進行優化，基于優化后的初始聚類中心使用模糊c均值聚類算法將網絡劃分為若干大小相等的簇；
4、為簇選擇簇頭；
5、基于選擇的簇頭構建簇間數據傳輸路徑；
6、基于選擇的簇頭和簇
7、可選的，所述基于優化后的初始聚類中心使用模糊c均值聚類算法將網絡劃分為若干大小相等的簇，包括：
8、不斷最小化目標函數，直到目標函數達到收斂條件得到最終的聚類結果，所述目標函數為：
9、，
10、其中，m表示整個樣本集，k為分簇數目，u是一個的二維矩陣，矩陣元素的值表示樣本點i被劃分到第j個簇中的概率，c為簇中心集合，表示樣本點i與第j個簇中心的距離。
11、可選的，二維矩陣u的每列的元素之和為1。
12、可選的，為簇選擇簇頭，包括：
13、考慮節點的能量指標和距離指標，采用熵權法計算候選簇頭的得分，將得分最高的節點設置為簇頭。
14、可選的，所述能量指標為當前節點的剩余能量和周圍鄰居節點平均剩余能量的比值；
15、所述距離指標為簇內平均距離。
16、可選的，所述采用熵權法計算候選簇頭的得分的計算公式為：
17、，
18、其中和分別為能量指標和距離指標，和為計算節點得分時的權重。
19、可選的，所述和基于距離因子的信息熵和能量因子的信息熵計算得到。
20、可選的，所述基于選擇的簇頭構建簇間數據傳輸路徑，包括：
21、基于網絡壽命和節點間能耗均衡設計適應度函數，并通過徒步旅行算法求解適應度函數，得到最佳的簇內路由，從而得到簇間數據傳輸路徑，
22、所述適應度函數為：
23、
24、其中為能耗因子、為負載因子、為能耗均衡因子，，，為權重系數。
25、可選的，所述基于選擇的簇頭和簇間數據傳輸路徑構建無線傳感器網絡，包括：
26、根據簇頭的剩余能量和網絡中節點能耗均衡程度，判斷是否重新劃分簇結構，并選擇新的簇頭，閾值計算公式為：
27、，
28、其中，表示節點j的剩余能量，為第i個簇內的節點數目，為調整閾值整體水平的系數，為節點剩余能量的標準差，為權值。
29、可選的，所述基于選擇的簇頭和簇間數據傳輸路徑構建無線傳感器網絡，包括：
30、每個簇內的普通節點在自己對應的時隙內將采集的數據傳輸給簇頭，簇頭將簇內數據進行壓縮并按照最佳簇間數據傳輸路徑將數據傳輸到基站，當所有節點完成了數據傳輸，網絡自動進入下一輪數據傳輸。
31、本專利技術提供的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，通過采用徒步旅行算法對模糊c均值聚類算法進行改進，并使用改進后的模糊c均值聚類算法對網絡中的節點進行聚類，以達到更加均勻的分簇效果，使三維無線傳感器網絡節點傳輸路徑更加合理，從而達到減少節點消耗能量的目的。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述基于優化后的初始聚類中心使用模糊C均值聚類算法將網絡劃分為若干大小相等的簇，包括：
3.根據權利要求2所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，二維矩陣U的每列的元素之和為1。
4.根據權利要求1所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，為簇選擇簇頭，包括：
5.根據權利要求4所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述能量指標為當前節點的剩余能量和周圍鄰居節點平均剩余能量的比值；
6.根據權利要求4所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述采用熵權法計算候選簇頭的得分的計算公式為：
7.根據權利要求6所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述和基于距離因子的信息熵和能量因子的信息熵計算得到。
8.根據權利要求1所述的基于
9.根據權利要求1所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述基于選擇的簇頭和簇間數據傳輸路徑構建無線傳感器網絡，包括：
10.根據權利要求1所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述基于選擇的簇頭和簇間數據傳輸路徑構建無線傳感器網絡，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述基于優化后的初始聚類中心使用模糊c均值聚類算法將網絡劃分為若干大小相等的簇，包括：
3.根據權利要求2所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，二維矩陣u的每列的元素之和為1。
4.根據權利要求1所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，為簇選擇簇頭，包括：
5.根據權利要求4所述的基于徒步旅行算法的無線傳感器網絡多跳路由方法，其特征在于，所述能量指標為當前節點的剩余能量和周圍鄰居節點平均剩余能量的比值；
6.根據權利要求4所述的基于徒步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊繼廣，火久元，穆聰，王萌，鄭山農，
申請(專利權)人：蘭州交通大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。