[发明专利]基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法

权利要求书

1.基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，包括如下步骤：

（A）成簇阶段：

（A1）对监测区域内的传感器节点进行分簇，在每一轮开始时，先计算每个节点对应的阀值函数T_i，后让每个节点随机生成一个0至1间的数，并让这个数与该节点对应的阀值函数T_i进行比较，若这个数小于该节点对应的阀值函数T_i并且该节点未被标记，则该节点选举自己为临时簇头节点；

（A2）当所有节点都完成选举后，比较所有临时簇头节点的相互间隔距离，若间隔距离小于最佳间隔距离R，则取消能量较小的节点的临时簇头节点身份，最终剩下的临时簇头节点将被定为本轮网络的实际簇头节点；

（A3）簇头节点确定后，所有簇头节点将广播一个广告信息给网络内的所有剩余节点，剩余节点依据接收到簇头节点广告信号的强度选择簇加入并向加入簇的簇头节点发送确认加入信息；

（A4）每个簇的簇头节点在确认完簇内成员后，分别计算该簇内非簇头节点的簇间数据传输能耗参考值δ，每个簇的簇头节点选择簇内簇间数据传输能耗参考值δ最大的节点作为协作节点，其余为普通成员节点，完成协作分簇；

（B）路由阶段：

（B1）每个簇的簇头节点先收集相邻簇的簇头节点信息，这些信息包括相邻节点的剩余能量、位置和信息素浓度，后根据收集到的信息更新信息素浓度，再更新簇头节点路由表的邻节点概率P_ij^k；

（B2）每个簇的簇头节点依据路由表中的邻节点概率P_ij^k寻找最优多跳传输路径，并把路由信息广播给簇内的协作节点；

（3）稳定传输阶段：

每个簇的普通成员节点将采集到的数据广播给簇头节点和簇内协作节点，簇头节点和协作节点在接收完所有簇内普通成员节点的数据后对自己采集和接收到的数据进行压缩融合；然后簇头节点和协作节点查询其路由表中的下一跳簇号，使用协作MIMO多播方法将融合数据转发给下一跳簇中的所有协作节点，直到到达汇聚节点。

2.根据权利要求1所述基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，其特征是，在步骤（A3）中，剩余节点向簇头发送的确认加入信息包括该节点的ID号和该节点的剩余能量。

3.根据权利要求1所述基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，其特征是，在步骤（A4）中，簇头节点每个簇的簇头在完成协作节点选择后还需向所有节点广播TDMA规划和协作节点信息。

4.根据权利要求1所述基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，其特征是，在步骤（B1）中，第k只蚂蚁的信息素浓度△τ_ij^k的计算公式为：

式中，△τ_ij^k为第k只蚂蚁的信息素浓度，Q为蚂蚁完成一次路径搜索信息素释放总量，C为簇i中簇头节点和协作节点剩余能量的最小值，L_k为第k只蚂蚁从簇i到簇j完成一次传输所需的能耗。

5.根据权利要求4所述基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，其特征是，在步骤（B1）中，在更新信息素浓度时，还包括对述第k只蚂蚁从簇i到簇j完成一次传输所需的能耗L_k进行放缩修正的步骤。

6.根据权利要求5所述基于蚁群算法的高能效无线传感器网络路由方法，在步骤（B1）中，所述用于修正第k只蚂蚁从簇i到簇j完成一次传输所需的能耗L_k的放缩系数介于10⁴～10⁷之间。