一种基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法技术

本发明专利技术涉及一种基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法，本发明专利技术的方法用于在分簇过程中传输数据，在各个分簇的内部，分簇成员节点将数据传输至其所对应的簇头，在随后的过程中，各个簇头采用本发明专利技术的路由方法将数据从簇头传输到基站。本发明专利技术利用中继节点将数据传输到其他簇头和基站，一方面减小了簇头负载，另一方面延长了簇头寿命。另外在现有的主流分簇方法中，靠近基站的簇头节点由于“最短路径路由”而提前死亡，从而产生路由漏洞问题。在本发明专利技术中，利用普通节点作为中继，将数据传输到基站从而达到节点之间的能量平衡。本发明专利技术所提算法构建了从簇头到基站的最小成本路由数，进而减小了传输的次数以及路由的延迟。而减小了传输的次数以及路由的延迟。而减小了传输的次数以及路由的延迟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法


[0001]本专利技术涉及传输路由方法
，具体的说是一种基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法。

技术介绍

[0002]在战场物联网背景下，弹药的发展正朝着信息化、智能化、网络化的方向发展，其中最具代表性的就是巡飞弹自组网，巡飞弹作为一种能在目标区域上方进行“巡弋飞行”、“待机”执行多种作战任务的新概念弹药。它是先进的无人机技术和导弹技术相结合的产物，能够快速抵达目标区域，并执行侦察监视、目标定位、空中封锁、精确打击、毁伤效果评估等任务，是一种特征鲜明、可满足未来信息化作战需求的智能弹药。巡飞弹通过组网，可以形成弹药集群，这种弹药集群又被称之为网络化弹药，在实际作战过程中网络化弹药能够涌现出倍增效应，同时又具有较强的系统抗毁伤性和控制的自主性，因此具备极其优越的作战能力。
[0003]距离较远且不能直接通信的两个弹药节点可以通过多跳中继转发控制及数据报文，完成整个通信过程。但缺点是延时大、数据传输量大，尤其是在巡飞弹自组网中，弹药节点需要将前方侦察得到的信息传回至地面基站BS，以获取整体态势信息，这会使得弹上电池能量快速耗尽。
[0004]在目前大多数基于簇的路由算法中，每个簇头节点将数据传输到基站或最近的簇头节点。在动态自组网中，簇头节点之间的距离可能很长，会消耗较大能量来保持数据的传输。同时由于节点的高速运动，维持簇头间的链路也较为困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术为有效解决上述问题，提供一种基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法，其特征在于，包括以下步骤;步骤1、设巡飞弹节点的数量有多个，且节点分为了多个簇，将每个巡飞弹的位置作为一头郊狼，将每个簇作为一个狼群，利用灰狼优化算法得到每个狼群中表现最好的三只郊狼；步骤2、每个簇中的节点将采集的数据传输到所在簇的簇头，根据节点之间的位置，得到将所有簇的簇头连接到基站的可行传输路径集合，在每一条可行传输路径中，不同簇头之间的中继节点为上一步的每个狼群中表现最好的三只郊狼；将每一个传输路径作为一头初始郊狼，利用郊狼与灰狼混合优化算法，计算传输路径中所有节点的适应度值总和作为对应郊狼的适应度值，最终得到全局最优郊狼GP,将全局最优郊狼GP对应的传输路径作为最终传输路径，按照最终传输路径对采集的数据进行传输；步骤3、得到巡飞弹的新位置，返回步骤1,并对步骤1中巡飞弹的位置进行更新。
[0007]进一步的，所述步骤2中，在簇头处利用压缩感知技术对本簇所有节点采集的数据进行压缩，再对压缩数据进行传输。
[0008]进一步的，所述步骤2中，利用郊狼与灰狼混合优化算法得到全局最优郊狼的方法包括以下步骤：步骤2.1、对迭代次数t进行判断，当t>MaxDT/2时，令每组内郊狼的数量N
c
=5，并对所有郊狼进行分组，否则令N
c
=10，并对所有郊狼进行分组；迭代次数t初始值为0,MaxDT为预设最大迭代次数；步骤2.2、令t加1，根据e=2
‑
2t/MaxDT，CR=0.5
×
（sin(2π
×
0.25
×
t+π）
×
（t/MaxDT）+1)，更新参数e和CR；步骤2.3、利用郊狼优化算法计算每个组组内最优狼alpha、组文化趋势cult和全局最优郊狼GP；步骤2.4、对所有郊狼进行更新，对每一个郊狼进行更新的方法为，对当前郊狼的每一维的值进行计算，对所有维计算完毕后得到更新后的郊狼，计算每一维的值的方法为，利用随机概率函数获得随机概率，若rand＜CR，则对采用SGWO搜索方式获取当前维的值；否则采用高斯全局趋优成长算子获取当前维的值；步骤2.5、计算每个郊狼更新前后的的适应度值，贪婪选择保留更优郊狼，对所有郊狼进行更新和筛选，最终得到所有筛选后的郊狼；步骤2.6、根据所有筛选后的郊狼更新全局最优郊狼GP；步骤2.7、对t进行判断，若t小于预设最大迭代次数，转到步骤2.1，迭代次数加1，并将步骤2.1中的郊狼更新为步骤2.5筛选后的郊狼，否则转到下一步；步骤2.8、将最后一次迭代得到的全局最优郊狼GP作为最终全局最优郊狼。
[0009]进一步的，步骤2.4中，采用高斯全局趋优成长算子获取当前郊狼当前维的公式为：，式中，=GP
‑
soc
cr1
，=cult
‑
soc
cr2
，GP为当前全局最优郊狼的值，soc
cr1
和soc
cr2
分别表示当前郊狼所在组内随机选取的郊狼cr1和郊狼cr2的值，rn1和rn2是均值为0方差为1的高斯/正态分布产生的随机数。
[0010]进一步的，步骤2.4中，SGWO搜索方式的公式为：搜索方式的公式为：搜索方式的公式为：搜索方式的公式为：其中，newc为当前郊狼当前维的值，temp
c
表示当前郊狼的状态，A1、A2和A3为系数向量A在全局最优郊狼GP、组内最优郊狼alpha和中值郊狼cult不同条件下对应的取值，NX1、NX2和NX3表示当前郊狼分别在全局最优郊狼GP、组内最优郊狼alpha和中值郊狼cult的引导下获得成长的情况。
[0011]本专利技术采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：（1）本专利技术提出了一种郊狼（COA）与灰狼（GWO）混合优化算法(HCOGW)。首先，改进
了COA(ICOA)，在成长过程中，提出一种高斯全局趋优成长算子，提高了搜索能力，同时提出一种动态调整组内郊狼数方案，搜索前期采用较少组数，减弱全局最优解的正反馈作用，强化搜索能力，后期采用较多组数，增强全局最优解的正反馈作用，强化开采能力，并提高可操作性。然后，对GWO进行改进，提出了一种精简的GWO(SGWO)，在发挥其局部搜索能力强的优势同时，提高了可操作性。最后，采用正弦交叉策略将ICOA与SGWO有机融合，很好地平衡了组内郊狼成长的探索与开采能力，以此获得了最佳优化性能。
[0012]（2）提出了CS
‑
HCOGW路由方法，该方法主要用于在分簇过程中传输数据，在各个分簇的内部，分簇成员（CM）将数据传输至其所对应的簇头（CH），在此过程中不使用CS
‑
HCOGW。在随后的过程中，各个簇头采用CS
‑
HCOGW路由将数据从簇头（CH）传输到基站（BS）。与本专利技术所提算法构建了从簇头到基站的最小成本路由数，进而减小了传输的次数以及路由的延迟。与没有CS的路由算法和最短路径树(SPT)算法进行对比，仿真结果表明CS
‑
HCOGW传输次数最小，这也有效降低了网络的整体能耗。
[0013]本专利技术利用中继节点将数据传输到其他簇头CH和基站BS，如此一来，一方面减小了CH负载，另一方面延长了CH寿命。另外在现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法，其特征在于，包括以下步骤;步骤1、设巡飞弹节点的数量有多个，且节点分为了多个簇，将每个巡飞弹的位置作为一头郊狼，将每个簇作为一个狼群，利用灰狼优化算法得到每个狼群中表现最好的三只郊狼；步骤2、每个簇中的节点将采集的数据传输到所在簇的簇头，根据节点之间的位置，得到将所有簇的簇头连接到基站的可行传输路径集合，在每一条可行传输路径中，不同簇头之间的中继节点为上一步的每个狼群中表现最好的三只郊狼；将每一个传输路径作为一头初始郊狼，利用郊狼与灰狼混合优化算法，计算传输路径中所有节点的适应度值总和作为对应郊狼的适应度值，最终得到全局最优郊狼GP,将全局最优郊狼GP对应的传输路径作为最终传输路径，按照最终传输路径对采集的数据进行传输；步骤3、得到巡飞弹的新位置，返回步骤1,并对步骤1中巡飞弹的位置进行更新。2.根据权利要求1所述的基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法，其特征在于，所述步骤2中，在簇头处利用压缩感知技术对本簇所有节点采集的数据进行压缩，再对压缩数据进行传输。3.根据权利要求1所述的基于郊狼与灰狼混合优化的高效传输路由方法，其特征在于，所述步骤2中，利用郊狼与灰狼混合优化算法得到全局最优郊狼的方法包括以下步骤：步骤2.1、对迭代次数t进行判断，当t>MaxDT /2时，令每组内郊狼的数量N
c
=5，并对所有郊狼进行分组，否则令N
c
=10，并对所有郊狼进行分组；迭代次数t初始值为0, MaxDT为预设最大迭代次数；步骤2.2、令t加1，根据e=2
‑
2t/MaxDT，CR=0.5
×
（sin(2π
×
0.25
×
t+π）
×
（t/MaxDT）+1) ，更新参数e和CR；步骤2.3、利用郊狼优化算法计算每个组组内最优狼alpha、组文化趋势cult和全局最优郊狼GP；步骤2.4...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，石章松，王智，孙世岩，吴中红，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：