智能交通系统中基于RFID的无线传感网络节点分簇算法研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jacky899
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无线射频识别技术(RFID)是一种非接触式自动识别技术,通过射频信号可自动识别目标对象获取数据;无线传感器网络(WSN)是一个分布在一定范围内的大量传感器节点通过无线通信的方式形成多跳的自组织网络系统,它能够实现信息的监测采集、融合处理和传输。RFID和WSN具有不同的技术特点,WSN可以监测四面八方感应到的各种信息,但对物品的标识能力却有所缺乏,RFID技术强大的标识物品的能力正好可以弥补。本课题依托兰州市城市交通规划建设项目,在交通信息采集网络中将RFID和WSN有效结合,构建其融合网络的系统框架,并以延长网络生命周期、均衡网络负载为目标开展新型传感器网络节点的分簇算法研究。根据交通信息采集中基于RFID的WSN的能耗少、成簇快、负载均衡等方面的要求,在分簇路由算法上从选举阂值、路由建立、簇重构三个方面进行不同方式的改进。阈值改进主要将节点的能量和距离因素考虑进去,使得离汇聚节点近且剩余能量大的节点当选簇头节点负责数据的转发;路由建立阶段通过计算到不同节点的距离选择入簇及多跳路径,即实现入簇时的就近原则及数据转发时的多跳路由原则;簇重构阶段首先根据能量参数在各簇内重新选举,仅当各簇重选簇头的总数达到一定值时再实行全网内的重选,以此来避免频繁簇重构时造成不必要的能量消耗。鉴于交通信息采集中基于RFID的WSN网络规模的不断壮大,要求网络当中设置多个汇聚节点进行数据的有效、可靠采集,利用蚁群觅食的仿生算法思想设计多汇聚节点的WSN分簇路由算法。自组织成簇选用上述的基于能量和距离的改进算法,以实现快速成簇;路由建立阶段各个簇头节点启动基于改进蚁群算法的路由算法,实现用最小的代价将数据分布式传送至汇聚节点,在保证网络健壮性、可扩展性的前提下,延长网络生命周期、均衡网络负载。仿真结果表明,本文所提出的算法是可行的。基于能量和距离的分簇路由算法能够有效延长网络生命周期,均衡网络负载;基于改进蚁群算法的多汇聚节点WSN分簇路由算法可进行分布式数据传输,实现对城市道路或高速公路环境不间断安全监控,提高交通信息采集效率;减少传感器节点更换次数,提升经济效益。
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