基于無線傳感器網絡的集中式分簇算法研究.pdf

1、無線傳感器網絡（WSN）是一種綜合信息采集、信息處理和信息傳輸功能于一體的新型無線網絡。對其的研究和應用，把人類和物理世界緊密地結合在一起，實現了人們對物理環(huán)境的遠程監(jiān)測控制，是目前給人類生活帶來深遠影響的重要技術之一。通常情況下，采用電池給傳感器節(jié)點供電，由于電池供電，節(jié)點的能量受到了限制，節(jié)點的能量直接影響了無線傳感器網絡的運行時間。路由協(xié)議負責在數據傳輸過程中尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點的高效傳輸路徑，設計能量高效的路由協(xié)議是延長網絡生

2、命周期、均衡網絡能耗的一門關鍵技術。
　　分簇算法符合用戶終端對無線傳感器網絡路由協(xié)議設計的要求。分簇算法將網絡中的傳感器節(jié)點劃分成多個簇，并在每個簇內選取簇頭，然后完成數據傳輸。這種算法能夠有效地管理網絡中的節(jié)點部署和數據傳輸，提高了無線傳感器網絡的健壯性，均衡了網絡的能量消耗，適用于大規(guī)模網絡。LEACH-C算法是一種集中控制的分簇算法，網絡中簇頭的選取和簇的劃分由基站統(tǒng)一控制。本文在LEACH-C算法的基礎上，針對無線傳感器

3、網絡中的能耗問題，提出改進算法，并進行了仿真分析。
　　首先對LEACH-C算法的算法流程圖、算法模型、算法的優(yōu)缺點以及算法的研究現狀進行了詳細的分析。然后學習了QPSO算法的理論知識，并搭建了合適的適應函數。在此基礎上，提出了利用 QPSO算法對 LEACH-C算法中簇頭的選取進行優(yōu)化的基于QPSO的集中式分簇算法（LEACH-CQ算法）。最后利用MATLAB進行相關仿真分析，結果表明，LEACH-CQ算法相對LEACH-C算法

4、，在算法生命周期，網絡剩余能量以及基站接收數據包方面都有明顯提高。
　　為進一步解決無線傳感器網絡能耗問題并延長算法生命周期，提出基于QPSO和雙簇頭的集中式分簇算法（LEACH-CAQ算法）。該算法的主要思想是在主簇頭距離基站大于二分之一區(qū)域邊長的簇內，選擇簇內剩余能量最大的節(jié)點作為輔助簇頭，并利用QPSO算法對主簇頭和輔助簇頭進行優(yōu)化。仿真結果表明， LEACH-CAQ算法相對LEACH-CQ算法，在算法生命周期，網絡剩余能量