基于粒子群算法的水声通信网络能量优化方法

李朋伟，孟 荻，陈 倩

(海军研究院，北京 100161)

0 引 言

水声通信网络(Underwater Acoustic Communication Network, UACN)在海洋及相关技术领域具有重要地位，可广泛应用于海洋科学研究、气象水文数据采集、重点海域监测、威胁目标警戒跟踪等领域，发展前景广阔[1]。但目前水声通信网络的发展水平与应用需求还有较大差距，其中，能量问题一直是影响水声通信网络发展应用的重要因素，而发展水下节点能量采集功能[2]和节点发射功率控制功能是解决水声通信网络能量问题的重要发展方向。

本文针对节点具备发射功率控制功能的网络如何降低网络节点总功耗，减缓网络中节点死亡速率开展研究。对于固定节点，相比于节点电路功耗，节点上水声换能器的功耗更大。因此，研究如何进行节点功率分配可有效降低节点发射功耗[3]。本文基于在满足一定接收信噪比条件下的节点发射功率与传输距离的非线性关系，研究如何通过优化节点信息传输路径，达到降低网络节点总功耗的目的。

网络分簇[4]是降低网络节点总功耗、实现网络能量优化的有效方法之一。文献[5-6]针对最优分簇问题，提出LEACH、LEACH_L等分簇方法。文献[7]结合水声通信网络节点功耗特点，基于节点担任簇首次数、节点剩余能量及节点相对位置关系等，提出动态分簇方法，通过周期性轮换簇首，一定程度上降低了节点功耗，延缓了首个节点的死亡。文献[8]通过引入水下节点发射功率与传输距离的关系，改进优化算法，进一步降低网络节点总功耗。……