[发明专利]一种无线传感器网络簇间数据传输方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络簇间数据传输方法，其特征在于：包括如下步骤：

Step1、设置初始参数，在计算路径选择概率的时候的残留信息相对重要程度α，期望值的相对重要程度β，信息素挥发因子ρ，信息素增加强度系数Q，最大迭代次数N、蚂蚁数量m，然后初始化蚁群，每只蚂蚁代表一个可行解；

Step2、随机地将A只蚂蚁放到B个传感器节点，蚂蚁根据传感器节点之间的距离以及节点度构造初始路径；

Step3、根据簇头之间的距离、簇头剩余能量及每个簇头节点的节点度，进而计算出适应度函数，并且根据适应度函数设置相对应的适应度函数因子；

Step4、根据期望信息、信息素含量以及Step3中计算得到适应度函数构造状态转移概率公式蚂蚁根据计算出的值选择下一簇头；

Step5、单次迭代过程结束之后，依据适应度函数中的三个评判指标对该路径上的信息素进行局部更新，三个评判指标指的是节点度、节点之间的距离、节点剩余能量；

Step6、重复step4和step5两个过程，以蚂蚁是否到达基站来判断一次完整的数据传输过程是否结束，若是，则需要对本次所有蚂蚁的遍历路径进行全局信息素更新；

Step7、蚂蚁重复step3至step6，然后判断是否达到设定的最大迭代次数，若达到，则满足终止条件，则根据信息素的积累量选出最优路径，若没达到迭代次数，则蚂蚁继续构造路径进行下一次循环；

所述step3的具体步骤如下：

为了使得蚂蚁在对下一簇头的选择考量多个控制因子，从而实现负载均衡，延长网络生命周期的目的，需要制定适应度函数，其评价标准包括下一簇头的剩余能量，两簇头之间的距离以及簇头节点度，则适应度函数如下：

其中，ψ_ij(t)为簇头i针对于下一跳候选簇头j所计算的适应度函数，rank[E_re(j)]表示蚂蚁所在簇头i的所有邻接节点集合中簇头j的剩余能量所排的序号，k_j表示簇头j的节点度，d_ij表示簇头i和簇头j之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络簇间数据传输方法，其特征在于：所述的Step3中的簇头节点的节点度是指与该节点直接相连的节点数量。

3.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络簇间数据传输方法，其特征在于：所述的step3中适应度函数构造，step5中局部信息素更新以及step6中全局信息素更新这三个步骤中传感器节点的位置信息和剩余能量都通过基站实时获取。

4.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络簇间数据传输方法，其特征在于：所述step1的具体步骤如下：

设定算法基本参数N和m，N为节点个数，m为蚂蚁数量，并为状态转移和信息素更新时所要使用到的参数赋值。

5.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络簇间数据传输方法，其特征在于：所述step4的具体步骤如下：

由经典蚁群算法中给出的信息素函数τ_ij(t)和启发函数η_ij(t)共同组成新的状态转移概率：

其中，是簇头j成为簇头i的下一跳节点的转移概率，τ_ij(t)是信息素函数，α为信息素函数因子，η_ij(t)是启发函数，β为启发函数因子，ψ_ij(t)为适应度函数，λ为适应度函数因子，分母中的s表示有可能成为节点i下一跳节点的节点集合，τ_is(t)指簇头i和簇头s之间的信息素函数，η_is(t)指簇头i和簇头s之间的启发函数，ψ_is(t)指簇头i和簇头s之间的适应度函数，每只蚂蚁在在选择下一簇头的时候均要计算求得值越大者成为下一跳的几率越高，并在计算完成之后完成状态转移的过程。