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　　电子信息工程毕业论文

　　从21世纪开始，无线传感器网络就开始引起了学术界，军事界和工业界的极大关注。美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划。随着科学技术的迅猛发展，人类目前已经置身于信息时代，信息的获取是实现信息化的前提，
　　获取物理家门口满怀欣喜的一种重要工具就是传感器。无线传感器网络是当前国际上备受关注的，由多学高度交叉的新兴研究热点领域⑴它综合了传感器技术，嵌入式计算技术及无线通信技术等三大技术，能够通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式所感知信息传送到用户终端。
　　无线传感器网络可以用于监控温度，湿度，压力，土壤构成，噪声，机械应力等多种环境条件，使用户可以深入的了解和把我周围的世界。无线传感器网络的随机布设，自组织，环境适应等特点使其在军事国防，环境监测，生物医疗，抢先去救灾以及商业应用等领域具有广阔的应用前景，和很高的应用价值②。当然，在空进搜索和灾难拯救等特殊领域，无线传感器网络也有其得天独厚的技术优势。
　　⑴民用领域
　　美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投入使用。这种新型系统将有效的使用传感器网络进行交通管理，不仅可以使汽车按照一定的速度行驶，前后车距自动低保时一定的距离，而且还可以提拥有管道路堵塞的最新消息：英特尔公司在2002年10月发布了“基于微型传感器网络的新型计算发展规划”，该计划宜称：实现计划需要三个阶段，即物理阶段，实现阶段和应用阶段。物理阶段主要开发集成感知，护士与阿宝哥通信功能的感知数据：应用阶段将应用传感器网络于预防医学，环境监测及灾害对策等领域④。实验证明无线传感器网络在这样的应用环境中有的非常明显的优势。
　　⑵国内现状
　　国内在无线传感器网络领域的研究也很快跟进。中科院上海微系统与信息技术研究已经通过系统集成的方式完成了一些终端节点合格基站的研发：浙江大学现代控制工程研究所成立了“无线传感器网络控制实验室”联合相关单位专门从事面向传感器网络的分布自治系统关键技术及协调控制理论方面的研究：山东省科学院也看到了无线传感器网络这一极具前景的领域，并且于2005年10月正式启动了关于无线传感器网络节点操作系统的研究。
　　⑶学术界
　　美国自然科学基金委员会 2005 年制定了无线传感器网络研究计划，在加州大学洛杉矶分校等，展开了“嵌入式智能传感器”的研究项目，以求利用传感器网络对我们的生活的物理世界实现全方位的测试与控制。夏威夷大学的研究者们为了能长期研究稀有和频临灭种的生物已经实现了无线传感网络的第一步设计，并通过对气候因素和生物气候的监测能够帮助我们理解为什么一个生物钟会变得这么稀有，同时他们用大量的传感器来获取如何控制庞大的数据流量和发现需要为之一个庞大传感器网络可能会出现的问题。
　　无线传感器网络作为一门新兴技术，同其他领域的合作有着广泛的应用前景，及时开展这项对人类未来生活影响深远的前沿科技的研究，对整个国家的社会，经济将有重大的战略意义。对于无线传感器网络，传感器节数量通常较大，为了避免由于节点地址带来的大量负荷，不可能构造一个全网的地址方案。同时，由于接电能量和处理能力受限等特点，使得无线传感器网络不能直接采用传统无线局域网中现有的路由协议。因此，必须设计新的算法，实现可靠，能量高效，且能保证网络内能量消耗平衡的无线传感器路由协议。另外，国外的研究人员已经取得了一些初步的研究成果，开发出一些无线传感器网络原型系统，在相关理论上业有较为广泛，深入的研究⑦。但是，在一些项关键理论上仍有许多问题需要解决，从实际应用出发，在现实中受到各种启发，并将此运用到对无线传感器网络的研究分析中，此外充分受到各种启发，并将此运用到对无线传感器网络的研究分析中，此外充分借鉴已有算法以及其他优化问题解决中的优秀思想，并设计新型的无线传感器网络路由协议，具有重大意义。
　　目前无线传感器网络协议研究的重点集中在网络层，而路由技术是无线传感器网络层的核心技术之一。路由协议负责将数据从源节点通过了网络转发到目的节点，它主要包括两个方面的功能：寻找源节点和目的节点之间的最优路径，将数据分组沿着最优路径正确转发。无线传感器网络的路由协议具有以下特点：
　　⑴能量优先。传统路由协议在选择最优路径时，很少考虑节点的能量消耗问题。而在无线传感器网络终结点的能量有限，延长整个网络的生存时间成为研究和设计无线传感器网络路由协议的重要目标，因此需要考虑节点的能量消耗以及网络能量的均衡使用问题。
　　⑵给予局部的拓扑信息。无线传感器网络为了节省通信能量，通常采用多跳的通信模式，而节点有限的存储资源和计算资源，在节点只能获取局部拓扑信息和资源受限的情况下，如何实现简单高效的路由机制是无线传感器网络的一个基本问题。
　　⑶以数据为中心。传统的路由协议通常以地址作为节点的标示和路由的依据，而无线传感器网络中大量节点的随机部署，所关注的是监测区域的感知数据，而不是具体哪个节点获取的信息，不依赖于全网唯一的标识。
　　⑷数据聚合特性，相邻区域的传感器节点所采集的传感数据具有相似性，数据的聚合在无线传感器网络路由协议设计中也是考虑的一个重要因素，而每单个节点逐一发送数据到应用端不合适传感器网络，即以数据或信息为中心，从邻居节点的交互中剔除数据。提取数据特征形成信息，然后再进行提交。
　　由于传感器网络节点能量有限，所以路由协议设计必须将有效利用能源放在第一位，将服务质量放在第二位考虑。能量优先形式传感节点最显著的特点，无线传感器节点体积小，价格低廉，大多采用电池作为能源提供者，要想在几年内将目前的电池的可供电时间提高是很困难的。典型无线传感网络工作在人类无法忍受的恶劣的环境中，比如火山周围。一旦电池耗尽，将无法更换，为无线传感器网络设计的路由协议应提供节能策略，这样才能更有效地利用能源。
　　无线传感器网络与传统网络不同，无线传感器网络的路由协议有自身的特点和要求，传统的路由协议并不适用于无线传感器网络。在这一章里首先介绍了无线传感器网络的基本概念，然后对现有的传感器网络应用范围进行的简要的列举和分类，最后，着重对路由协议的特点和目标进行了比较分析。
　　针对无限传感器网络的路由问题，利用蚁群算法在寻找路由过程中所体现的优越性，提出了基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法。无线传感器网络的特点是节点数量庞大，单个节点的通信能力有限，必须通过各个节点的相互协作来完成数据传输任务，因此在设计路由算法时充分考虑了影响节点数据传输的各个因素，并阐明了各个因素在路由算法中的地位和作用，通过仿真实验比较证实了本算法的优越性。
　　本论文的所有工作都是在老师的细心知道和关怀下完成的，在论文的选题和每个研究阶段，倒是都提出了许多宝贵的意见和建议，无一不倾注着导师的大量心血。导师身后的专业知识，严谨的治学态度和刻苦的钻研精神，平易近人，豁达开朗的生活态度都给我留下了深刻印象，使我终身受益，再次我要向他表示感谢！能够有机会在付老师的指导下进行研究和学习，让我感到非常荣幸，最后再一次对关系和帮助过我的人表示最真挚的谢意！

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