基于蟻群算法的WSN路由協(xié)議研究與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network, WSN)能夠自主進(jìn)行信息采集、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)傳輸，其節(jié)點(diǎn)能夠以自組織的形式組成網(wǎng)絡(luò)，彼此之間通過無線進(jìn)行通信。目前，WSN已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)等各領(lǐng)域中，為人們帶來了極大的方便。但是，WSN節(jié)點(diǎn)是以電池供電，能量十分有限，在有些應(yīng)用場(chǎng)景更換電池十分不便。所以，如何有效地利用節(jié)點(diǎn)的能量是WSN領(lǐng)域中的難點(diǎn)問題。解決該問題的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出能量高效的WSN路由協(xié)

2、議。
　　本文對(duì)現(xiàn)有WSN路由協(xié)議進(jìn)行研究，利用蟻群算法在求解最短路徑方面的優(yōu)勢(shì)與最小跳數(shù)算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出并實(shí)現(xiàn)了一種適用于大規(guī)模多節(jié)點(diǎn)的WSN路由協(xié)議。首先詳細(xì)介紹了該算法的基本思路。然后介紹了該路由算法的具體實(shí)現(xiàn)。最后，為驗(yàn)證本文路由算法的高效性，用C++構(gòu)建了WSN的仿真環(huán)境，并在算法收斂速度和網(wǎng)絡(luò)生命期兩方面與近期國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的路由算法進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:本文路由算法在收斂速度、網(wǎng)絡(luò)生命期等方面均優(yōu)于當(dāng)前較新的

3、幾種路由算法，并使得WSN節(jié)點(diǎn)能耗最小，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡。
　　此外，本文將WSN和嵌入式技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)了基于WSN的環(huán)境信息遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求將其設(shè)計(jì)為WSN終端節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、服務(wù)器端和移動(dòng)終端四個(gè)模塊。WSN終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的處理器都采用嵌入式芯片CC2530，兩種節(jié)點(diǎn)之間使用ZigBee技術(shù)進(jìn)行通信。WSN終端節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)傳輸至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過GPR

4、S模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器端。服務(wù)器端程序采用Socket套接字來設(shè)計(jì)，該程序?qū)f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)還處理移動(dòng)終端提交的請(qǐng)求。移動(dòng)終端的處理器采用嵌入式芯片S3C2440A，應(yīng)用程序是用Qt技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，主要功能是將采集到的環(huán)境信息直觀地顯示給用戶，用戶也可以用它向服務(wù)器發(fā)送查詢請(qǐng)求。為驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性，針對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境的特點(diǎn)選擇了相應(yīng)的傳感器并設(shè)計(jì)了移動(dòng)終端監(jiān)控軟件，在實(shí)驗(yàn)室