[发明专利]基于自适应遗传算法的无线传感器网络分簇路由方法

权利要求书

1.一种基于自适应遗传算法的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在监测区域内，随机均匀部署传感器节点，建立网络能耗模型，每个节点都有唯一的ID标识且初始能量相同，节点能根据接收到的信号强弱判断相对距离；

步骤2：利用传感器节点的初始位置和能量信息进行种群初始化操作；

步骤3：种群中个体根据传感节点位置和能量信息计算适应值，并根据适应值进行精英保留以及自适应交叉变异操作，产生新种群，个体上每个点都有几率发生交叉和变异，交叉和变异的概率随着个体适应值的大小进行非线性调整；

步骤4：判断所述适应值是否达到迭代停止条件，若否，则转至步骤3，若迭代完成，则根据最优个体中的分簇方案对节点进行分簇；

步骤5：判断簇头是否在基站的通信范围内，如果是，则簇头直接与基站通信；如果不是，继续根据簇头间的距离选择中继节点，将数据包路由至中继节点，直到数据包被传送至基站。

2.如权利要求1所述的基于自适应遗传算法的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，建立的网络能耗模型，若节点需要发送l比特的数据至距离节点为d的节点，则节点的能耗为:其中表示距离阈值，E_elec表示发送或者接收1比特数据所消耗的能量，ε_fs和ε_mp表示不同通信距离下的功率放大系数。

3.如权利要求1所述的基于自适应遗传算法的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，所述迭代停止条件为迭代达到30至50次之间任意值之后停止。

4.如权利要求1所述的基于自适应遗传算法的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，利用传感器节点的初始位置和能量信息进行种群初始化操作：种群大小为m，则种群集合为：其中C(x)表示种群中的第x条个体，每个个体的长度为传感器节点数n，则个体集合为：C(x)＝{B₁,B₂,B₃,…B_i…,B_n}，其中B_i表示个体上基因的值，B_i由节点S_i的能量，网络中存活节点的平均能量以及阈值T(s)决定，T(s)的表达式如下所示：

其中，p为簇头数占总节点数的比例，r为当前轮数，G为过去1/p轮中未成为簇头的节点的集合。

5.如权利要求4所述的基于自适应遗传算法的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，p取0.05。

6.如权利要求4所述的基于自适应遗传算法的无线传感器网络分簇路由方法，其特征在于，每个节点随机产生一个0-1的随机函数，并将其与阈值T(s)比较，若其小于等于T(s)并且节点S_i的能量大于等于当前网络中存活节点的平均能量时，B_i＝1,节点S_i被选为簇头；当节点能量大于0但小于平均能量时，B_i＝0；当节点能量小于0时，B_i＝-1，B_i判别公式为：

其中，S_i.E表示节点S_i的剩余能量,E_avgAlive表示网络中存活节点的平均能量。