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智能優(yōu)化算法?? ? ??神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測?? ? ??雷達(dá)通信?? ? ?無線傳感器?? ? ? ?電力系統(tǒng)

信號處理?? ? ? ? ? ? ?圖像處理?? ? ? ? ? ? ??路徑規(guī)劃?? ? ??元胞自動機(jī)?? ? ? ?無人機(jī)

?? 內(nèi)容介紹

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是一種自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它由大量微型傳感器節(jié)點部署在一定監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所組成的，其主要作用是可以通過節(jié)點間的合作，綜合感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測區(qū)域內(nèi)所跟蹤或監(jiān)察對象的信息，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點具有體積小、成本低的特點，而且具有簡單的數(shù)據(jù)處理和存儲能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用于軍事國防、搶險救災(zāi)、衛(wèi)生監(jiān)測、城市管理、危險區(qū)域控制、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域，擁有十分廣闊的前景。傳感器網(wǎng)絡(luò)中，路由技術(shù)是一項支撐技術(shù)，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行目標(biāo)識別、跟蹤、監(jiān)控等眾多應(yīng)用的前提，亦是傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中的熱點問題之一?！　?根據(jù)應(yīng)用的不同，無線傳感器網(wǎng)路中的節(jié)點對自身性能的要求也不盡相同，目前，能量有效性是評價現(xiàn)有的WSN路由協(xié)議網(wǎng)絡(luò)性能的一個重要指標(biāo)，衡量網(wǎng)絡(luò)能量有效性的評價標(biāo)準(zhǔn)則是而網(wǎng)絡(luò)的生存周期?！　?本文介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議改進(jìn)的歷史，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念和體系結(jié)構(gòu)做了概括性的描述，同時介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議中的關(guān)鍵技術(shù)和特點，包括flooding在內(nèi)的平面路由協(xié)議以及包括LEACH在內(nèi)的分簇路由協(xié)議，并對這些協(xié)議進(jìn)行了分析和對比。詳細(xì)的分析了LEACH的簇頭選舉算法，并分析了其能量分配方式，建立的能耗模型?！　?本文的重點是通過對LEACH協(xié)議的改進(jìn)，加入了能量因子和距離因子，修改了簇頭選舉公式，并提出了半網(wǎng)選舉概念，得到新的簇頭選舉策略和分簇算法，形成基于節(jié)點剩余能量的LEACH-IMP算法，該算法目的是減小Leach協(xié)議簇形成過程中的能量消耗。首先根據(jù)節(jié)點離sink點的距離，和當(dāng)前節(jié)點的剩余能量，對簇頭的選舉公式進(jìn)行了改進(jìn)。然后，提出了半網(wǎng)選舉制度。當(dāng)簇首能量小于該簇平均剩余能量時，進(jìn)行簇內(nèi)簇首替換。當(dāng)簇內(nèi)平均能量小于某個閥值時，發(fā)起重選號召，在全網(wǎng)內(nèi)，所有簇對號召進(jìn)行響應(yīng)，滿足重選條件的簇會加入重選，以達(dá)成半網(wǎng)選舉。當(dāng)達(dá)到規(guī)定的時間時，進(jìn)行全網(wǎng)重選。相比Leach，此算法具有更高的能量有效性，可以有效延長網(wǎng)絡(luò)壽命，使節(jié)點能量更加均衡。并對其進(jìn)行了matlab仿真?！　?為了得到協(xié)議改進(jìn)的效果，運(yùn)用matlab對LEACH-IMP協(xié)議和LEACH協(xié)議在一塊100*100的區(qū)域中進(jìn)行仿真。Sink節(jié)點位于目標(biāo)區(qū)域外。仿真的內(nèi)容有網(wǎng)絡(luò)存活節(jié)點數(shù)和網(wǎng)絡(luò)剩余能量。

為了驗證LEACH-IMP協(xié)議的性能，我們進(jìn)行了一系列實驗，并將其與LEACH協(xié)議進(jìn)行了對比。實驗結(jié)果表明，LEACH-IMP協(xié)議具有更好的能源平衡性和更長的網(wǎng)絡(luò)壽命。此外，LEACH-IMP協(xié)議還可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩瑥亩M(jìn)一步減少能源消耗。

總之，LEACH-IMP協(xié)議是一種非常有效的分簇協(xié)議，可以在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中延長網(wǎng)絡(luò)壽命，減少能源消耗。它的基于節(jié)點剩余能量的簇頭節(jié)點選擇算法和能量和距離的權(quán)衡算法，可以使得能量消耗更加平衡，數(shù)據(jù)傳輸更加高效。因此，LEACH-IMP協(xié)議是一種非常值得推廣的協(xié)議，可以為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供更好的性能和更長的壽命。

?? 部分代碼

%% 清空環(huán)境變量clear;clc;%% 初始化參數(shù)xm = 100; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?% x軸范圍ym = 100; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?% y軸范圍sink.x = 50; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? % 基站x軸 sink.y = 125; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?% 基站y軸 n = 40; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? % 節(jié)點總數(shù)p = 0.08; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?% 簇頭概率Eelec = 50*10^(-9);Efs=10*10^(-12);Emp=0.0013*10^(-12);ED=5*10^(-9);d0 = 87;packetLength = 4000;ctrPacketLength = 100;rmax = 2000; ? ? ? ? ? ? ? ?% 迭代次數(shù)E0 = 0.5; ? ? ? ? ? ? ? ? ? % 初始能量Emin = 0.001; ? ? ? ? ? ? ? % 節(jié)點存活所需的最小能量Rmax = 15; ? ? ? ? ? ? ? ? ?% 初始通信距離

?? 運(yùn)行結(jié)果

?? 參考文獻(xiàn)

[1]李天池.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH協(xié)議的算法改進(jìn)[D].山東大學(xué),2012.DOI:10.7666/d.y2182619.

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1 各類智能優(yōu)化算法改進(jìn)及應(yīng)用

生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、裝配線調(diào)度、充電優(yōu)化、車間調(diào)度、發(fā)車優(yōu)化、水庫調(diào)度、三維裝箱、物流選址、貨位優(yōu)化、公交排班優(yōu)化、充電樁布局優(yōu)化、車間布局優(yōu)化、集裝箱船配載優(yōu)化、水泵組合優(yōu)化、解醫(yī)療資源分配優(yōu)化、設(shè)施布局優(yōu)化、可視域基站和無人機(jī)選址優(yōu)化

2 機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)方面

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、LSTM、支持向量機(jī)（SVM）、最小二乘支持向量機(jī)（LSSVM）、極限學(xué)習(xí)機(jī)（ELM）、核極限學(xué)習(xí)機(jī)（KELM）、BP、RBF、寬度學(xué)習(xí)、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN實現(xiàn)風(fēng)電預(yù)測、光伏預(yù)測、電池壽命預(yù)測、輻射源識別、交通流預(yù)測、負(fù)荷預(yù)測、股價預(yù)測、PM2.5濃度預(yù)測、電池健康狀態(tài)預(yù)測、水體光學(xué)參數(shù)反演、NLOS信號識別、地鐵停車精準(zhǔn)預(yù)測、變壓器故障診斷

2.圖像處理方面

圖像識別、圖像分割、圖像檢測、圖像隱藏、圖像配準(zhǔn)、圖像拼接、圖像融合、圖像增強(qiáng)、圖像壓縮感知

3 路徑規(guī)劃方面

旅行商問題（TSP）、車輛路徑問題（VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等）、無人機(jī)三維路徑規(guī)劃、無人機(jī)協(xié)同、無人機(jī)編隊、機(jī)器人路徑規(guī)劃、柵格地圖路徑規(guī)劃、多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸問題、車輛協(xié)同無人機(jī)路徑規(guī)劃、天線線性陣列分布優(yōu)化、車間布局優(yōu)化

4 無人機(jī)應(yīng)用方面

無人機(jī)路徑規(guī)劃、無人機(jī)控制、無人機(jī)編隊、無人機(jī)協(xié)同、無人機(jī)任務(wù)分配、無人機(jī)安全通信軌跡在線優(yōu)化

5 無線傳感器定位及布局方面

傳感器部署優(yōu)化、通信協(xié)議優(yōu)化、路由優(yōu)化、目標(biāo)定位優(yōu)化、Dv-Hop定位優(yōu)化、Leach協(xié)議優(yōu)化、WSN覆蓋優(yōu)化、組播優(yōu)化、RSSI定位優(yōu)化

6 信號處理方面

信號識別、信號加密、信號去噪、信號增強(qiáng)、雷達(dá)信號處理、信號水印嵌入提取、肌電信號、腦電信號、信號配時優(yōu)化

7 電力系統(tǒng)方面

微電網(wǎng)優(yōu)化、無功優(yōu)化、配電網(wǎng)重構(gòu)、儲能配置

8 元胞自動機(jī)方面

交通流 人群疏散 病毒擴(kuò)散 晶體生長

9 雷達(dá)方面

卡爾曼濾波跟蹤、航跡關(guān)聯(lián)、航跡融合