[发明专利]一种改进型无线传感器网络节能路由算法

权利要求书

1.一种改进型无线传感器网络节能路由算法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.设定无线传感器网络的基本参数，结合高斯分布产生遗传算法的初始解；在所述遗传算法中，将一种节点分布的情况作为一条染色体，节点数作为每条染色体上的基因数；

S2.根据适应度函数计算每个染色体的适应度值，并保留适应度值小的染色体；所述适应度函数为：

其中，CHs表示网络内簇头节点的集合，E₀表示节点在网络中的初始能量，E_i表示簇头节点i的剩余能量，n为预设系数，E_Intracluster表示当前网络中所有簇的簇内节点通信的总能耗，E_tran表示簇头节点在收集完本簇的数据后，以多跳的方式将数据传输到基站所消耗的能量；

S3.在保留的染色体中任意选择两个染色体作为父本，交叉互换，生成新的子代染色体，并向新的子代染色体引入变异；

S4.判断S2-S3的循环次数是否达到遗传算法的预设循环次数，若未达到则继续返回S2，若已经达到则执行下一步；

S5.确定完簇头节点后，簇头节点广播成簇信息，普通节点根据距离的大小确认自身所属的簇头节点；并且每一个簇头节点使用蚁群算法寻找到基站的路径；

S6.结合距离因子和节点的剩余能量获取启发期望因素，根据启发期望因素计算候选节点的概率，根据概率选择下一跳的节点；

S7.更新路由表，直到蚂蚁到达sink节点后，更新全局信息素；若蚂蚁未到达sink节点则返回S6；

S8.判断S5-S7的循环次数是否达到蚁群算法预设循环次数，若未达到则继续返回S5，若已经达到则完成簇内传输和簇头到基站的传输，并记录相关数据。

2.根据权利要求1所述的一种改进型无线传感器网络节能路由算法，其特征在于，S1中生成初始解后还包括编码，采用二进制编码，染色体的基因数等于网络中的节点数，节点的ID与基因的排序相对应，其中，将普通节点设置为0，簇头节点设置为1，死亡节点设置为-1。

3.根据权利要求1所述的一种改进型无线传感器网络节能路由算法，其特征在于，在适应度函数中，

其中，表示在簇i内，簇内的每个成员节点将收集好的数据发送到簇头节点所产生的能耗；CM为簇内节点总数；

在簇内传输中，网络产生的能耗包括：成员节点传输数据到簇头节点时产生的发送数据的能耗和簇头节点接收数据时产生的接收能耗，簇内节点通信的能耗进一步表示为：

其中，E_elec表示无线电电路发送一个字节信息消耗的能量；fs是功率放大系数，CM_j为第j个成员节点，CH_i为第i个簇头节点，Neigh为成员节点数量，CHs为簇头数量，d为CM_j到CH_i的距离，l_dat为每个传感器传输数据包的大小；

在传输过程中使用的能耗为：

E_tran＝Hops(l_datE_elec+l_datε_fsd(CM_m,CM_n)²)+(Hops-1)l_datE_elec

其中，Hops表示从当前簇头节点传输到基站的跳数，节点m和节点n分别表示在当前路径上依次传输的节点。