蚁群算法在无线传感器网络路由能量均衡中的应用

△ ：
ｌ ０
若第
否 则
蚁在本次循环
过‘ ‘
（ ３）
１ 基 本蚁 群 算法模 型
１ １ ９ 年，Ｍｄ ｆ ｏ ９ ． ｉ 等人将蚁群算法应用于求解Ｔ Ｐ ｏｇ Ｓ 问题 ，提出了基本 蚁群算 法的数学模 型。Ｔ Ｐ Ｓ 问题是求在Ｎ 个城市 中确定一条最短 的遍历 所有城 市有且仅有一次的 回路 。设 ｉ ｎ 为蚂 蚁的数量 ，Ｎ 个城 市中蚂蚁的
３１ 设 计 上 的措 施 ．
， …
２ 蚁群 算法 在ＷＳ Ｎ路 由能 量均 衡 中的应 用 将蚁群算法应用于无线传感器 网络路 由中 ， 假设在传感器节点ｉ 向传 感器节点ｊ 发送数据时的发送能耗 为 ， 点接 收能耗为Ｅ ， 为传感 ｊ 器节点正常工作 的能量临界值 ，则节点ｉ 必须满足 ： 和ｉ
Ｅ一 ｄ ≥０ （ ４）
ｓ Ｅ ｉ Ｅ ～ Ｉ 一 Ｅ ｎ ≥ Ｅ — ｓｄ ｅ ｓ
数量为ｍ 己 Ｄ ，其中６ ｆ Ｊ ． 表示在ｔ （ 时刻位于城市ｉ 的蚂蚁数量， ， （ ｆ ）
ｉ ＝１ ’
表示ｔ 时刻城市ｉ 之间的信息素浓度 ，在初始状态时各城市间的信息素 与ｉ 浓度相同都为一常数ｃ ｓ ｏｔ ｎ ，用 （来计算蚂蚁在ｔ 刻从城市ｉ ｆ ） 日 寸 选择移动到
．
（ 月＝ ｆ ） ＋
△
（） ２
其 ，△ ＝ （， ｌ）示 路 ｉ 上 信 素 中 ∑△ ｆ △， 在 径（ ） 的 息 增 ） （ ｆ 表 ， ｊ
量 ，Ａ （表示第ｋ ｆ ） 只蚂蚁在本次循环中在路径 （ｊ 上留的信息量。在 ｉ） ， 计算 Ａ ｔ 的时候 ， 采用蚁周模 型计算法 ，即：
城市ｊ 的概率， ｆ 麒 ） 的计算表达式为：
Ｊ∈ａ ｌｗ ｄ ｌ ｅ ｏ
（１ ）
０ｈＦ ｓ ｔ ｅ ｗ／ｅ
公式 （ 表示节点ｉ ４） 拥有正常传送数据的能力 ，公式 （ ） ５ 表示节点 ｊ 在接收数据后 有能力将数据发送到下一传感器节点。节点ｉ 选择节点ｊ 采 用公式 （ ）， １ 其中 方式为 ：
图２基本蚁群算法在ｗｓ路 由中节点能量分布 Ｎ
１ １ ４
应 用 方 法 论
２ 第霸 科年 １ ０ ３搿 １ 期 蒜 １
凝 土的性能 ，并节省投入成本 。在实际工程运用 中，外加剂的常用类型 主要有 ：高效减水剂 、 泵送剂及缓凝剂等。
３ 跨 海大 桥 的防护 措施 根据相关工程实践经验 ，对钢筋混凝 土结构腐蚀采取防护措施 ，最 重要 的是有效提高混凝土结构 自 的防腐能力 ，然后再辅以其他辅助 的 身 保 护措施 。防腐的原则是提 高 自 身防腐是根本 ，多种措施辅助是重要手 段。提高混凝土 自身的性 能措施主要有 ：在钢筋混凝土设计 、 构造和施 工等方面采取措施 ，而其他措感器网络由众多具有感知 、 通信和计算能力的传感器节点 ， 以无线 的方式连接起来 ，在军事 、 灾难救援 、环境监测 、医疗健康 、家 庭 监护 以及其他众多领域都有广泛 的应用前景 。但是在实际情况 中，无 线 传感 器的能量是有限的并且在采集 数据的过程 中有能量消耗 ， 以节 所 点 能量 消耗快慢对于 网络寿命 的长 短有极 为关键 的作用。很多研究者在 研 究无线传感器路 由算法的时候仅仅考虑 了节点间距离因素，使得数据 沿 着最 短路径传输和采集 ，这样会导致最短路径上的传感器节点能量消 耗 过快 而降低 到正常工作值 以下，缩 短了网络的寿命。因此，需要设计 种新 的路 由算法 ，均衡各传感器节点 的能量消耗 ，才能延长网络 的寿 命 ，保证数据传输 的连续性和持久性。 蚁群算法因为具 有 自 组织 、动态多路径和鲁棒性而特别适合于无线 传感器 网络路 由的应用。基 于蚁群算法的各种优势 ，本文提 出了一种基 于蚁群算法 的无线传感器网络路 由能量均衡算法 ，在传感器节点传输数 据 的时候既考虑 了节点间的距离 因素 ，叉考虑了节点的剩余能量和传输 数据的能量消耗 ，延长的网络的寿命 。
Ｅ ｜ Ｅ ｅ 一
— ・ — — — — — — — — — — — — — — 一
１
×一
Ｅ ｆ
（ ６）
住式 （ ）中，参数ａ １ 代表 蚂蚁 运动过程 中信息素起 的作用程度 ，
（ 下转第 １４ ） １页
辩采能量
剩余能量
图１本文蚁群算法在ｗｓ路 由中节点能量分布
一
代表启发因子作用 ，Ｉ ． 与ｊ 表示ｉ 两城市之间路径的信息素浓度 ， 表 示两 城市的能见度 ，与两城市 间的距离相关 ，ａ ｏ ｅｋ ｌｗ ｄ ｌ 表示蚂蚁ｋ 下一步允许 选择的城市。蚂蚁在遍历过程中 ，各条路径 的信息素会逐渐消退 ，用参 数 ｌ 表示信息素的残 留因子 ，为防止信息素无 限累积 ， 的取值范 围是 ｐ 【１ ｏ） ＇ 。每只蚂蚁在走完一步或者完成对Ｎ 个城市 的遍历后 ，需要对残 留信 息进行更新处理。设‘ ＋ ） ￣ｔｎ 表Ｚ ＋ 时刻后在路径 （， 上残 留的信息素 ｉ） ｊ 量 ，计算公式为 ：
蒜霸
应 用 方 法 论
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蚁群算法在无线传感器网络路 由能量均衡 中的应用
钟 平
（ 长沙商贸旅游职业技 术学院 ，湖 南长沙 ４ ０ ０ ） １０ ４
摘 要 本文将蚁群算法应用于无线传感器路南中，将蚁群的信息素与网络节点的能量结合起来 ，在蚁群算法收敛的同时，在网络最短路
径 和传感器节点 能量均 衡消耗之 间进行平 衡 。通过 仿真实验证 明 ，该算 法和 基本蚁群算 法相 比，节点能量 均衡消耗 ，延长 了网络寿命 。 关 键词 无 线传感器 网络 ；能量 均衡 ；蚁群算 法 中国分 类 号 Ｔ Ｐ 文献 标识 码 Ａ 文 章编 号 １７— ６１（Ｏ ｏ １００一 ｌ ６３ ９７一２ ｌ） — １９ Ｏ １７