[发明专利]基于蚁群算法的无线传感网络路由方法

摘要

本发明公开一种基于蚁群算法的无线传感网络路由方法，包括如下步骤：(10)网络初始化：将无线传感网络划分为网格，广播报文及跳数，对前向蚂蚁和后向蚂蚁定义不同的报文结构；(20)路径搜索：前向蚂蚁出发，向下一节点运动，确定启发信息的重要程度的值；(30)信息素值确定：确定前向蚂蚁在经过某路径时释放的信息素值；(40)路由建立：对路径上的信息素进行迭代搜索，后向蚂蚁沿着反向信息素表返回源节点，路由建立成功；(50)数据传输：各节点获得其邻居节点到sink节点的路由情况，定期广播各个节点的邻居节点的路由表信息，进行数据传输。本发明的路由方法，数据传输效率高、网络能量消耗均衡、网络寿命更长。

主权项

1.一种基于蚁群算法的无线传感网络路由方法，包括如下步骤：(10)网络初始化：将无线传感网络划分为多个大小相等的正方形网格，sink节点在全网范围内广播报文及跳数，并对路由中的前向蚂蚁和后向蚂蚁定义不同的报文结构，将蚂蚁在路径搜索过程中释放的信息素初始浓度设为0；(20)路径搜索：前向蚂蚁从源节点出发，向下一节点运动，下一节点的位置，根据概率选择公式确定，确定启发信息的重要程度值；(30)信息素值确定：确定前向蚂蚁在经过某路径时释放的信息素值；(40)路由建立：根据信息素挥发机制，对路径上的信息素进行迭代搜索，在前向蚂蚁到达目标节点后，确定后向蚂蚁在返回源节点时路径上的信息素值，后向蚂蚁沿着反向信息素表返回源节点，路由建立成功；(50)数据传输：各节点获得其邻居节点到sink节点的路由情况，同时通过信息素广播机制定期广播各个节点的邻居节点的路由表信息，并进行数据传输；其特征在于，所述(10)网络初始化步骤中，所述前向蚂蚁报文结构包括：源节点地址、各邻居节点的剩余能量、信息素强度、避免回路的禁忌表、节点跳数，所述避免回路的禁忌表用于记录所经过的路径，避免回路的产生；所述后向蚂蚁报文结构包括：信息素的更新值、后向蚂蚁的目的节点地址、后向蚂蚁距离Sink节点的路径长度；所述(20)路径搜索步骤中，下一节点j的位置根据如下概率选择公式确定：式中，表示蚂蚁k由节点i转移到节点j的概率，k＝1,2,3,…,m，ε(i,j)_k表示节点i到节点j的信息素强度与剩余能量的相对大小的运算因子，β为启发信息的重要程度，其中，τ(i,j)表示节点i到j的信息素强度，E(j)表示下一个节点j的剩余能量，表示邻近节点的剩余能量的总和；η(i,j)＝1/d_i,j，d_i,j表示节点i到节点j的距离；J_k(i)表示邻居节点位置的集合；所述(30)信息素更新步骤中，前向蚂蚁在经过路径l时，信息素强度的值为：τ(i,j)＝1/P_l，所述的P_l表示经过传输路径l的总代价，路径l为蚂蚁所经过的路径；所述(40)路由建立步骤中，根据信息素挥发机制，后向蚂蚁返回源节点时的信息素值为：τ(i,j)^(t+Δt)＝(1‑ρ)τ(i,j)^(t)+∑_kτ(i,j)^(k)，所述的ρ为信息素挥发参数，ρ∈(0,1)，所述的τ(i,j)^(k)表示在时间间隔Δt内第k只蚂蚁经过路径l释放的信息素。