[发明专利]一种基于蜂群算法的移动信标路径选择方法

说明书

技术领域

本发明是一种在无线传感器网络（WSN）中的移动信标路径优化问题的解决方案，通过本方案能够降低节点传输能耗，延长网络生存周期，更高效率地解决网络中传感器节点的定位问题，属于无线传感器网络定位优化领域。

背景技术

蜂群算法（BCO）是建立在蜜蜂自组织模型和群体智能基础上的一种非数值优化计算方法。

蜂群算法是由3个基本要素构成：

（1）蜜源：蜜源代表各种可能的解，蜜源值取决于多种因素，诸如蜜源与蜂巢的接近度、能量的大小和集中程度及提取该能量的容易程度。以数字量“收益率”来衡量蜜源的特点。

（2）采蜜蜂（EF）：采蜜蜂同具体的蜜源联系在一起，这些蜜源是它们当前正在采集的。采蜜蜂携带了具体的蜜源信息，这些信息包括蜜源与蜂巢的距离、蜜源方向、蜜源的收益率；采蜜蜂通过摇摆舞与其它蜜蜂分享这些信息，根据收益率排序，按一定比例，部分成为引领蜂。

（3）待工蜂（UF）：当采蜜蜂正在寻找蜜源采集，它们可以分为两种：侦察蜂、跟随蜂。侦察蜂搜索蜂巢附近的新蜜源，跟随蜂在蜂巢内等待，通过分享采蜜蜂的信息，寻找蜜源。

蜂群采蜜工作图见图1。

假设有两个已经发现的蜜源A和B，刚开始时，待工蜂没有任何关于蜂巢附近蜜源的信息，它有两种可能选择：

（1）待工蜂可以作为侦察蜂，由于某一种激励或可能外在因素，开始自发地搜索在蜂巢附近的蜜源（图中‘S’线）。

（2）在观察到其它蜜蜂的摇摆舞后，它可以被招募并开始按照获得的信息寻找蜜源（图中‘R’线）。

待工蜂发现新的蜜源后，蜜蜂依靠自身的能力记住蜜源的位置，并迅速开始采蜜，因此，待工蜂变成了采蜜蜂。蜜蜂采蜜回到蜜箱，在将蜜源吐到一个空的蜂房中后，它有以下几种选择：

（1）放弃蜜源，成为待工的跟随蜂（UF）。

（2）在返回同一蜜源前，跳摇摆舞招募蜂巢其它伙伴（EF1）。

（3）不招募其它蜜蜂，继续采蜜（EF2）。

在BCO算法中，蜜蜂对蜜源的寻找过程分以下3种：①引领蜂搜索到一处蜜源，将此处花蜜的数量记录下来；②跟随蜂根据引领蜂所共享的花蜜信息，来决定跟随哪只引领蜂去采蜜；③当放弃某个蜜源，那么变成侦察蜂，随机去寻找新的蜜源。

引领蜂和跟随蜂依据下式进行蜜源位置的更新：

v_ij=x_ij+R_ij(x_ij-x_kj)                             （1）

V_ij是新的蜜源的位置，R_ij是一个[-1,1]范围内的随机数，k∈{1,2,...,N}，并且k≠i，j∈{1,2,...,d}。生成的含有N个解的初始种群，每个解x_i(i=1,2,...,N)是一个d维向量。

跟随蜂对蜜源的选择是通过观察完引领蜂的摇摆舞来判断蜜源的收益率，然后根据收益率大小，按照轮盘赌的选择策略来选择到哪个蜜源采蜜。收益率是通过函数适应度值来表示的，而选择概率P_i按照下式确定：

Pi=fitiΣi=1Nfiti---(2)]]>

其中，fit_i是第i个解的适应度函数值，N是解的个数。