华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2012, Vol. 40 ›› Issue (8): 1-7.

• 电子、通信与自动控制 •    下一篇

一种能量平衡的最优分布式成簇机制

胡小青1 胥布工1 文莎2† 刘永桂1   

  1. 1.华南理工大学 自动化科学与工程学院,广东 广州 510640; 2.中南大学 信息科学与工程学院,湖南 长沙 410083
  • 收稿日期:2012-03-16 修回日期:2012-05-04 出版日期:2012-08-25 发布日期:2012-07-01
  • 通信作者: 胥布工(1956-) ,男,教授,博士生导师,主要从事网络化控制系统研究. E-mail: aubgxu@scut.edu.cn E-mail:auxqhu@gmail.com
  • 作者简介:胡小青(1985-) ,男,博士生,主要从事无线传感器网络、智能控制研究.
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目( 61174070) ; 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目( 20110172110033)

An Energy-Balanced Optimal Distributed Clustering Mechanism

Hu Xiao-qing1  Xu Bu-gong1  Wen Sha2  Liu Yong-gui1   

  1. 1.School of Automation Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China; 2.School of Information Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,Hunan,China
  • Received:2012-03-16 Revised:2012-05-04 Online:2012-08-25 Published:2012-07-01
  • Contact: 胥布工(1956-) ,男,教授,博士生导师,主要从事网络化控制系统研究. E-mail: aubgxu@scut.edu.cn E-mail:auxqhu@gmail.com
  • About author:胡小青(1985-) ,男,博士生,主要从事无线传感器网络、智能控制研究.
  • Supported by:

    国家自然科学基金资助项目( 61174070) ; 高等学校博士学科点专项科研基金资助项目( 20110172110033)

摘要: 针对无线传感器网络能量不平衡影响网络寿命的问题,引入一个新的基于节点剩余能量标准差的能量平衡指标,据此提出了一种能量平衡的最优分布式成簇机制. 将其转化为多目标约束优化问题,并采用具有最佳个体保存机制的自适应遗传算法求解最优解. 在Matlab 环境下,将文中提出的成簇机制与基于能耗和最大簇员数目的成簇机制进行比较. 仿真结果表明: 文中提出的成簇机制能在保证能量平衡和跟踪精度的前提下有效地延长网络寿命.

关键词: 无线传感器网络, 目标跟踪, 能量平衡, 成簇, 网络寿命

Abstract:

As the energy imbalance of wireless sensor networks has an impact on the network lifetime,a novel energy-balanced optimal distributed clustering mechanism is proposed by introducing a new energy-balanced index based on the standard deviation of residual energy of nodes. Then,it is transformed into a multi-objective constrained optimization problem,and an adaptive genetic algorithm with Elitist mechanism is employed to resolve this problem. Finally,in Matlab environment,the proposed clustering mechanism is compared with the clustering mechanisms respectively based on the energy consumption and the maximal number of cluster nodes. Simulation results show that the proposed mechanism guarantees energy balance and tracking accuracy and that it effectively prolongs the network lifetime.

Key words: wireless sensor networks, target tracking, energy balance, clustering, network lifetime

中图分类号: