CN114339651B 一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法 （南京邮电大学）

一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局本发明公开了一种改进蚁群算法的智慧农步骤1预处理后的土壤墒情数据建立数据冗余度骤3、采用改进后的概率转移公式引导蚂蚁从起2步骤2、根据步骤1预处理后的土壤墒情数据建立数据冗余度模型和网络能量损耗模引导蚁群搜索能够降低数据冗余度和网络能量损耗的传感器节其中，改进概率转移公式是：对概率转移公式中的启发函数行改进，并且在概率转移公式中引入路径趋势向导；启发函数为步骤2中改进后的启发函ij表示第i个和第j个传感器节点之间数据冗余度，Oij表示第i个和第j个传感器节点之间的相异值，Ri表示第i个传感器节点的数据与土壤中剩余传感器节点的数据的差个传感器节点的数据与土壤中剩余传感器节点数据的差平方之和，用来表示第j个传感器节点数据与土壤中传感器节点数据的相异性，mi和mj分别表示第i个和第j个传感器节点的只考虑传感器节点发送、接收和传输土壤墒情数据的能量损sz)表示传感器节点发送土壤墒情数据过程中的能量损耗，l表示发送的土3若一个传感器节点发送的土壤墒情数据在经过n*个传感器节点后到达终点，那么整个将网络能量损耗模型、数据冗余度模型引入到启发函数中，计算的λ2λ2ηij表示第i个传感器节点到第j个传感器节点之间2.根据权利要求1所述的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法，其特征ij示第i个传感器节点到出发传感器节点s的距离，Djs表示将要访问的第j个传感器节点到出43.根据权利要求2所述的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法，其特征表示第k只蚂蚁在t时刻从第i个传感器节点到第j个传感器节点的信息素浓度更k表示第k只蚂蚁在本次路径搜索过程中所走的路径总长度,Hk表示第k只蚂蚁在本4.根据权利要求2所述的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法，其特征5有障碍物环境中的最小覆盖度和最佳放置位置等方面[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种改进蚁群算法的[0010]作为本发明所述的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法进一步优6感器节点之间的相异值，Ri表示第i个传感器节点的数据与土壤中剩余传感器节点的数据器节点数据与土壤中传感器节点数据的相异性，mi和mj分别表示第i个和第j个传感器节点耗的能量，efs表示功率放大系数，Dij表示第i个传感器节点和第j个传感器节点之间的距[0022]Er表示数据接收过程的能量损耗，在数值上等于接收的土壤墒情数据的长度l与整个过程的能量损耗如式(7)所示，整个过程的能量损耗等于数据发送和数据接收两部分示从出发传感器节点到终点经过的传感器节点之间距离总和，在数值上等于Dz的累加和；(4)和发送数据的能量损耗公式(6)以及公式(8)，将数据传输过程中能量7λ2[0031]作为本发明所述的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法进一步优[0034]表示第k只蚂蚁，在t时刻从第i个传感器节点转移到第j个传感器节点的概is传感器在第k只蚂蚁下一步容许去的传感器节点集合里，即第j个传感器节点还未被访问is表示第i个传感器节点到出发传感器节点s的距离，Djs表示将要访问的第j个传感器[0035]作为本发明所述的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法进一步优[0037]表示第k只蚂蚁在t时刻从第i个传感器节点到第j个传感器节点的信息素浓[0038]作为本发明所述的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化方法进一步优8[0041]图1是本发明实施例提供的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化算法的[0043]图3为本发明实施例提供的一种改进蚁群算法的智慧农业传感器布局优化算法的壤表面下25cm土壤墒情数据，每个传感器节点采集3次数据取平均值作为该传感器节点的[0058]计算每个传感器节点数据与土壤中剩余其它传感器节点9[0064]无线传感网中传感器节点的能量损耗主要在数据的发送、接收以及传输过程中，[0071]若一个传感器节点发送的数据在经过n个节点后到达终点，则数据传输过程中的[0073]由上述公式(1)可知,无线传感网中能量损耗主要在传感器节点数据传输和传感寻优过程中可能会出现当前传感器节点要找的下一传感器节点偏离终点，导致路径变长，[0084]表示第k只蚂蚁，在t时刻从第i个传感器节点转移到第j个传感器节点的概is和数据冗余度小的邻居传感器节点作为下一个访问传感器节点。β调节启发函数对概率转1[0095]Ri表示第i个传感器节点与土壤中剩下所有传感器节点数据的差异性之和，能够ij表示第i个传感器节点与第j个传感器节点之间的数据差异[0102]若一个传感器节点发送的土壤墒情数据在经过n个传感器节点后到达终点，则数[0104]由上述公式(3)可知,无线传感网中能量损耗主要在传感器节点数据传输和传感[0116]Lk表示第k只蚂蚁在本次路径搜索中所走的路径总长度,Hk表示第k只蚂蚁在本次[0122]图8是改进蚁群算法和基本蚁群算法优化后，输出路径上传感器节点采集数据的[0123]由图8可知，改进蚁群算法输出路径采集的土壤墒情数据均值与整体均值差值较化后输出路径采集的土壤墒情数据既能代表土壤墒情的整体性又能体现土壤墒情数据的