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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(dòng)機(jī) ? ? ? ?無人機(jī)?

?? 內(nèi)容介紹

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）中，能源管理一直是一個(gè)關(guān)鍵的問題。由于傳感器節(jié)點(diǎn)通常由有限的能源供應(yīng)，為了延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期，必須采取有效的能源管理策略。LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）協(xié)議是一種經(jīng)典的低能量自適應(yīng)聚類結(jié)構(gòu)路由協(xié)議，被廣泛應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。

LEACH協(xié)議的主要目標(biāo)是通過聚類和輪流擔(dān)任簇首的方式來降低能量消耗，從而延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。該協(xié)議將傳感器節(jié)點(diǎn)劃分為多個(gè)簇，并通過簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的聚合和轉(zhuǎn)發(fā)。簇首節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收從簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)交?。這種分簇的方式可以減少傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信量，從而降低了能量消耗。

LEACH協(xié)議采用了自適應(yīng)的簇首選擇策略，以平衡網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量消耗。在每個(gè)輪次開始時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一定的概率成為簇首節(jié)點(diǎn)。這個(gè)概率是根據(jù)節(jié)點(diǎn)剩余能量和全局閾值來確定的。節(jié)點(diǎn)的剩余能量越高，成為簇首節(jié)點(diǎn)的概率就越小。這樣可以確保網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗相對均衡，避免某些節(jié)點(diǎn)過早耗盡能量。

LEACH協(xié)議還引入了時(shí)間分割的概念，將網(wǎng)絡(luò)工作劃分為若干輪次。每個(gè)輪次包括兩個(gè)階段：簇首選擇和數(shù)據(jù)傳輸。在簇首選擇階段，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)概率選擇是否成為簇首節(jié)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)傳輸階段，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送給簇首節(jié)點(diǎn)，并由簇首節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)交?。通過輪流擔(dān)任簇首節(jié)點(diǎn)，可以均衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能量消耗，延長整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

LEACH協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是能夠延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期，減少能量消耗。它通過分簇和自適應(yīng)簇首選擇的方式，實(shí)現(xiàn)了能量的均衡分配。此外，LEACH協(xié)議還具有較低的計(jì)算和通信開銷，適用于大規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

然而，LEACH協(xié)議也存在一些缺點(diǎn)。由于簇首節(jié)點(diǎn)需要處理大量的數(shù)據(jù)，其能量消耗較快，容易成為網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸。此外，LEACH協(xié)議無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瑢?jié)點(diǎn)的移動(dòng)和故障容錯(cuò)能力較弱。

總的來說，LEACH協(xié)議是一種經(jīng)典的低能量自適應(yīng)聚類結(jié)構(gòu)路由協(xié)議，被廣泛應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。它通過分簇和自適應(yīng)簇首選擇的方式，實(shí)現(xiàn)了能量的均衡分配，延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。然而，它也存在一些缺點(diǎn)，需要在實(shí)際應(yīng)用中綜合考慮。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，未來可能會(huì)出現(xiàn)更加高效和靈活的能源管理策略。

?? 部分代碼

function NetArch = newNetwork(Length, Width, sinkX, sinkY, initEnergy... ? ?, transEnergy, recEnergy, fsEnergy, mpEnergy, aggrEnergy)% Create the network architecture with desired parameters% ? % ? Input:% ? ? ? Length ? ? ?Length of the yard% ? ? ? Width ? ? ? Width of the yard% ? ? ? sinkX ? ? ? x cordination of base station% ? ? ? sinkY ? ? ? y cordination of base station% ? ? ? initEnergy ?Initial energy of each node% ? ? ? transEnergy Enery for transferring of each bit (ETX)% ? ? ? recEnergy ? Enery for receiving of each bit (ETX)% ? ? ? fsEnergy ? ?Energy of free space model% ? ? ? mpEnergy ? ?Energy of multi path model% ? ? ? aggrEnergy ?Data aggregation energy ? ? % ? Example:% ? ? ? NetArch = createNetwork();%% Hossein Dehghan, hd.dehghan@gmail.com% Ver 1. 2/2013 ? ?%%%% Create the yard ? ?Yard.Type = 'Rect'; % Rectangular ? ?if ~exist('Length','var') ? ? ? ?Yard.Length = 100; % default of the yard is 100 in x cordination ? ?else ? ? ? ?Yard.Length = Length; ? ?end ? ?if ~exist('Width','var') ? ? ? ?Yard.Width = 100; % default of the yard is 100 in y cordination ? ?else ? ? ? ?Yard.Width = Width; ? ?end ? ? ? ?%%%% Create base station ? ?% x and y Coordinates of the base station ? ?% default of the base station is in the center of the yard ? ?if ~exist('sinkX','var') ? ? ? ?Sink.x = Yard.Length / 2; ? ?else ? ? ? ?Sink.x = sinkX; ? ?end ? ?if ~exist('sinkY','var') ? ? ? ?Sink.y = Yard.Width / 2; ? ?else ? ? ? ?Sink.y = sinkY; ? ?end ? ?%%%% Energy Model (all values in Joules) ? ?% Initial Energy ? ?if ~exist('initEnergy','var') ? ? ? ?Energy.init = 0.5; ? ?else ? ? ? ?Energy.init = initEnergy; ? ?end ? ? ? ?% Enery for transferring of each bit (ETX) ? ?if ~exist('transEnergy','var') ? ? ? ?Energy.transfer = 50*0.000000001; ? ?else ? ? ? ?Energy.transfer = transEnergy; ? ?end ? ?if ~exist('recEnergy','var') ? ? ? ?Energy.receive = 50*0.000000001; ? ?else ? ? ? ?Energy.receive = recEnergy; ? ?end ? ? ? ?% Transmit Amplifier types ? ?if ~exist('recEnergy','var') ? ? ? ?Energy.freeSpace = 10*0.000000000001; ? ?else ? ? ? ?Energy.freeSpace = fsEnergy; ? ?end ? ?if ~exist('recEnergy','var') ? ? ? ?Energy.multiPath = 0.0013*0.000000000001; ? ?else ? ? ? ?Energy.multiPath = mpEnergy; ? ?end ? ? ? ?%Data Aggregation Energy ? ?if ~exist('recEnergy','var') ? ? ? ?Energy.aggr = 5*0.000000001; ? ?else ? ? ? ?Energy.aggr = aggrEnergy; ? ?end ? ?NetArch = struct('Yard', ? Yard, ... ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 'Sink', ? Sink, ... ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 'Energy', Energy);end

?? 運(yùn)行結(jié)果

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?? 參考文獻(xiàn)

[1] 夏心鋒.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于聚類的層次路由協(xié)議研究[D].南京師范大學(xué)[2023-10-14].DOI:10.7666/d.y1329057.

[2]? Peng Y , Huazhong Z , Yanyan S ,et al.Multi-frame communication mechanism based on LEACH for wireless sensor networks無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于低能量自適應(yīng)聚類層次協(xié)議的多幀通信機(jī)制[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2006, 26(3):540-542.

[3] 姚鵬,張華忠,尚艷艷.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于低能量自適應(yīng)聚類層次協(xié)議的多幀通信機(jī)制[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用, 2006, 26(3):4.DOI:CNKI:SUN:JSJY.0.2006-03-008.

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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(shí)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(jià)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(duì)、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(duì)、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(shí)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(chǔ)能配置

8 元胞自動(dòng)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