基于元胞蚁群优化算法的农业无线传感器网络路由研究*

孙玉文，沈明霞，陆明洲，熊迎军，刘龙申

（南京农业大学工学院江苏省智能化农业装备重点实验室，江苏南京 210031）

0 引言

无线传感器网络（WSNs）具有低成本、低功耗和自组织的特点，在农业中得到了广泛的应用，如在温室或农田中部署大量节点以监测农业相关信息［1～4］。由于，传感器节点要周期性地获取监测数据，并不断地将数据向Sink节点汇集，而网络中节点的能量是有限的，这样就会造成负载过重的节点提前“死亡”，致使网络寿命缩短。因此，构建一个高效节能的路由策略，达到降低节点能耗、延长网络生存时间是十分必要的。

近年来，通过模拟自然界中蚂蚁集体觅食行为提出的蚁群算法在WSNs的相关应用中取得了一定的效果［5～14］。基于此，本文提出一种分层次的元胞蚁群优化（CACO）算法，即将网络节点映射成元胞自动机中的元胞，在区域内产生搜索蚂蚁，用来将随机生成的簇头节点的数据高效、节能地传输到Sink节点，实现信息的路由过程，能够有效减少搜索路径的盲目性，均衡网络能量，延长网络生命期。为了简化网络复杂性，本文在农田环境二维平面内进行研究，假设传感器节点的数量和位置部署后都不再改动，簇内节点的初始能量都相同。

1 节点部署与节点模型

1．1 实际部署环境

实验场地选在江苏某温室，长约为98 m，宽约为68 m。温室内种植各类实验花卉，作物对地高度在1．00 m左右。结合温室实际环境，将传感器节点按照正六边形进行部署，安装在固定支架上，都处于1．5 m高度。……