一种联合优化的水声多跳协作通信网络路由选择方法技术

一种联合优化的水声多跳协作通信网络路由选择方法，涉及水声网络。利用人工鱼群算法随机性和蚁群算法的正反馈机制寻找全局最优解的优越性，以人工鱼群算法为主体，确定路由顺序节点中的部分节点，融入蚁群算法选出的另一部分节点，构成新的路由顺序表，基于水声通信能量消耗模型，结合协作通信技术，将节点的能量消耗作为代价函数寻找全局最优路径，使信息传输的系统能量消耗降到最低。该最优路径可降低系统整体能量消耗，延长水声多跳通信网络的生命周期，提高了水声多跳协作通信效率。克服了单独使用人工鱼群算法求解全局解精度较低、单独使用蚁群算法容易陷入局部最优的缺陷。

A joint optimization method for route selection of underwater acoustic multi hop cooperative communication network

【技术实现步骤摘要】
一种联合优化的水声多跳协作通信网络路由选择方法
本专利技术涉及水声网络领域，尤其是涉及一种联合优化的水声多跳协作通信网络路由选择方法。
技术介绍
海洋占地球表面的2/3左右，在维持人类生命方面发挥着重要作用，是全球发展要素的重要来源。海洋监测和水下探测并非易事，水下传感器网络对解决这一难题具有巨大潜力。水声通信网络较早具有代表性的是美国的Seaweb网络(Rice,J,etal.EvolutionofSeawebUnderwaterAcousticNetworking[C].intheProceedingsofMTS/IEEEOceans,2000,3:2007-2017)，水声通信及网络可灵活地应用于不同的速率载荷、覆盖距离、水体深度、网络结构等情景，在实际海洋观测中，实现水下不同空间位置多个观测设备的信息交互(朱敏,武岩波.水声通信及组网的现状和展望[J].海洋技术学报,2015,34(03):75-79)。近年来，水声通信及组网技术已成为海洋领域的研究热点。水声信道具有带宽窄、水声信号衰减严重、传输时延长、通信链路不对称且时变快、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合优化的水声多跳协作通信网络路由选择方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)选定源节点S，目的节点D，设中继节点和协作节点共有Nodenumber个；将备选路由节点编号并计算任意两节点，节点i和节点j之间的距离；设d

【技术特征摘要】
1.一种联合优化的水声多跳协作通信网络路由选择方法，其特征在于包括以下步骤：
1)选定源节点S，目的节点D，设中继节点和协作节点共有Nodenumber个；将备选路由节点编号并计算任意两节点，节点i和节点j之间的距离；设di,j表示任意两相邻节点的通信距离；r1表示节点i和节点j之间是否需要协作节点C参与的距离阈值下限，即di,j小于r1时节点j无需协作节点C即可成功解码来自节点i的信息；r2表示节点i和节点j之间的距离阈值上限，即di,j大于r2时节点j无论协作节点C是否存在均无法成功解码来自节点i的信息；而当di,j大于r1且小于r2时，若节点j无法准确解码出来自节点i的信息，则需要节点C的协作，利用来自协作节点C和节点i的信息进行解码；
2)初始化参数，先对人工鱼群算法的参数进行初始化、蚁群算法的参数进行初始化，再初始化水声多跳协作通信网络的最低跳数，确定最低跳数为Hopnumber；
3)选择最小跳数Hopnumber来确定人工鱼状态路由顺序的节点数；
4)任选一条待判定的人工鱼状态，根据节点间的距离计算出该人工鱼状态信息所确定路由顺序的系统总能耗，并对该条人工鱼状态进行判定，判定是否依次进行追尾、聚群、觅食三种行为，进而更新该人工鱼状态所确定的最优路由顺序，及相应的系统总能耗；
5)重复步骤4)，直至完成所有人工鱼状态的最新路由顺序及相应的系统总能耗，并进行对比，选出待判定人工鱼状态中系统总能耗最低的一条，作为人工鱼群算法的输出解集；
6)将人工鱼群算法的输出解集初始化为蚁群算法的禁忌表，以增大每个路由方案的随机性，防止陷入局部最优；禁忌表用于记录蚂蚁所走的路径，路径所走过的节点记为1，未走节点记为0；
7)根据蚁群算法，引入蚁群算法的正反馈机制，设共有M只蚂蚁，k为蚂蚁编号(k＝1,2,...,M)，蚂蚁k按照最大转移概率p在剩余的Nodenumber-Hopnumber个节点中，选取新一个路由节点，并添加到禁忌表A中，更新禁忌表A；
8)信息素更新：按照步骤7)中更新过的禁忌表A，更新蚂蚁经过的路径上的信息素浓度；
9)重复步骤7)～8)直至k＝M；
10)若需要协作节点参与，则系统总能耗为各中继节点及其对应的协作节点所需的能耗之和；
11)记录当前方案的路由顺序表和对应的系统总能耗值energy，返回步骤3)，增加1个路由顺序节点数，即Hopnumber＝Hopnumber+1，重复步骤3)～10)，直到路由顺序节点数达到最大值，对比每次重复步骤3)～10)所得方案的系统总能耗值energy，选择系统总能耗值最低者作为系统最优能耗值energy，其对应的路由顺序表即为本次迭代的最优路由顺序表；
12)重复迭代步骤3)～11)至设定的最大迭代次数，输出最低能耗值对应的路由顺序表即为最优的路由方案。


2.如权利要求1所述一种联合优化的水声多跳协作通信网络路由选择方法，其特征在于在步骤2)中，所述人工鱼群算法的参数进行初始化的具体方法为：定义人工鱼状态表示人工鱼群算法所选的路由顺序，进行人工鱼初始化操作，确定待判定人工鱼状态的条数Fishnumber、感知距离Visual、试探次数Trynumber、拥挤度因子δ、人工鱼移动步长Step。


3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈友淦，朱建英，陶毅，朱培斌，涂星滨，张小康，许肖梅，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35