有 限。當需要緩存的數(shù)據(jù)超過了最大存儲容量，則將最新的數(shù)據(jù)替換最早的數(shù)據(jù)。因此當Sink 節(jié)點停留在網(wǎng)格中心P時，計算傳感節(jié)點需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量約束
[0094] 其中，貧表示當Sink節(jié)點停留在網(wǎng)格中心p時，傳感節(jié)點i發(fā)送給Sink節(jié)點的 數(shù)據(jù)量。S i表示傳感節(jié)點i的數(shù)據(jù)感知速率。Sf4表示當Sink節(jié)點在前一個網(wǎng)格中心上 收集完數(shù)據(jù)后，傳感節(jié)點i的剩余數(shù)據(jù)緩存量。
[0095] 當Sink節(jié)點停留在網(wǎng)格中心p收集完數(shù)據(jù)后，計算每一個傳感節(jié)點的剩余數(shù)據(jù)緩 存量為
[0097] 其中，bth表示傳感節(jié)點的最大存儲容量。
[0098] a4)分析能量約束。根據(jù)每一個傳感節(jié)點的能耗不大于其初始能量，獲得能量約束 公式
[0100] 其中，T表示網(wǎng)絡(luò)生存時間，Ein表示傳感節(jié)點的初始能量，< 表示Sink節(jié)點停留 在網(wǎng)絡(luò)中心P上收集數(shù)據(jù)時，傳感節(jié)點i的單位時間能耗。<與所采用的數(shù)據(jù)路由算法有 關(guān)。
[0101] a5)分析網(wǎng)格選擇約束。Sink節(jié)點從初始位置P1開始，依次停留在向量P中的各 個位置上收集數(shù)據(jù)。當完成停留位置的數(shù)據(jù)收集后，反向沿著移動路徑收集數(shù)據(jù)，其中， Sink節(jié)點移動路徑經(jīng)過的網(wǎng)格中心向量P為(/VA，·…/V··.，)，Nv表示Sink節(jié)點移動路 徑經(jīng)過的網(wǎng)格中心數(shù)量。獲得判斷兩網(wǎng)格相鄰的公式
[0103] 其中^ .表示網(wǎng)格中心pjp P w相鄰的指示符。iV, ,Al =1表示網(wǎng)格中心pjp P w 相鄰。獲得網(wǎng)格選擇約束為
[0105] a6) Sink節(jié)點建立數(shù)據(jù)傳輸時延和跳數(shù)受限的網(wǎng)絡(luò)生存時間優(yōu)化模型。將Sink節(jié) 點的移動數(shù)據(jù)過程分解為在各個不同網(wǎng)格中心停留tp時間的靜態(tài)數(shù)據(jù)收集過程，并根據(jù)各 個約束條件的分析，將數(shù)據(jù)傳輸時延和跳數(shù)受限的具有移動Sink節(jié)點的無線傳感網(wǎng)生存 時間優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)生存時間的優(yōu)化模型。根據(jù)傳感節(jié)點i的能耗，計算傳感節(jié)點i 的生存時間為
[0107] 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)生存時間的定義，計算網(wǎng)絡(luò)生存時間為
[0109] 建立數(shù)據(jù)傳輸時延和跳數(shù)受限的網(wǎng)絡(luò)生存時間優(yōu)化模型為
[0113] 3) Sink節(jié)點采用修正遺傳算法求解網(wǎng)絡(luò)生存時間優(yōu)化模型，計算網(wǎng)絡(luò)生存時間、 Sink節(jié)點移動路徑和在每一個停留位置上的停留時間的最優(yōu)方案。本步驟的具體優(yōu)選實施 方法如下：
[0114] bl)初始化迭代次數(shù)g = 0,當前染色體個數(shù)m = 0,網(wǎng)格中心位置的交叉概率Ct1 =〇. 5,停留時間的交叉概率α 2= 〇. 5,染色體發(fā)生變異概率β 1= 0. 25,基因發(fā)生變異概 率β2= 0.05,其中，Sink節(jié)點經(jīng)過的網(wǎng)格中心位置和在每一個停留位置上的停留時間組 成一個染色體，即向量
[0115] 初始化傳感節(jié)點全覆蓋的Nm個染色體，其中Nm表示染色體的個數(shù)。具體實現(xiàn)方法 如下：隨機選擇一個網(wǎng)格中心作為初始位置，隨機選擇鄰居網(wǎng)格中心作為下一個停留位置， 當選擇的網(wǎng)格中心數(shù)量超過閾值或者周圍所有鄰居網(wǎng)格中心都已經(jīng)被選為停留位置，則停 止選擇，獲得一條移動路徑。分析該移動路徑是否符合模型（15)的約束條件（7)。如果不 符合，則存在孤立節(jié)點。尋找覆蓋最多孤立節(jié)點的網(wǎng)格中心，將該網(wǎng)格中心添加到移動路徑 中，增加未選擇的網(wǎng)格中心使移動路徑符合約束條件（12)且增加的路徑長度最短。當該移 動路徑的長度大于閾值，從中選擇長度為閾值的前一部分路徑，判斷該路徑是否全覆蓋傳 感節(jié)點。如果不符合，則放棄該路徑，重新開始尋找新的路徑，否則根據(jù)所選擇的移動路徑， 隨機生成每一個停留位置的停留時間且總和不超過數(shù)據(jù)傳輸時延，獲得染色體向量。循環(huán) 上述操作，直到獲得傳感節(jié)點全覆蓋的N m個染色體。
[0116] b2)g = g+Ι，根據(jù)染色體和采用的數(shù)據(jù)路由算法計算目標函數(shù)（14)，計算所有染 色體的適應度。即Sink節(jié)點在網(wǎng)格中心p停留t p時間，采用數(shù)據(jù)路由算法收集其數(shù)據(jù)通信 范圍內(nèi)的傳感節(jié)點數(shù)據(jù)。當Sink節(jié)點移動到下一個網(wǎng)格中心時，各個傳感節(jié)點采用式（9) 更新自身的數(shù)據(jù)存儲器。循環(huán)上述操作，直到Sink節(jié)點完成沿著初始位置到結(jié)束位置，再 返回初始位置的一輪數(shù)據(jù)采集后，執(zhí)行式（13)計算節(jié)點的生存時間，執(zhí)行式（14)計算網(wǎng)格 生存時間。
[0117] 本發(fā)明的數(shù)據(jù)路由算法可采用MCP路由算法，也可以采用其他數(shù)據(jù)路由算法實現(xiàn) 傳感節(jié)點與Sink節(jié)點的數(shù)據(jù)通信。
[0118] b3)選擇最優(yōu)染色體。根據(jù)所有染色體的適應度，直接選擇適應度最大的染色體繼 承到下一代種群中。
[0119] b4)執(zhí)行交叉操作。根據(jù)輪盤賭策略選擇1個染色體與當前最優(yōu)染色體進行交叉， 形成一個新的染色體。即計算兩個交叉染色體長度的最小值，循環(huán)執(zhí)行Nd/2次以下操 作：產(chǎn)生一個〇到1之間的隨機數(shù)。當該隨機數(shù)小于交叉參數(shù)a i，選擇當前最優(yōu)染色體對 應基因中的網(wǎng)格中心位置，否則選擇另一個染色體對應基因中的網(wǎng)格中心位置。產(chǎn)生一個 〇到1之間的隨機數(shù)。當該隨機數(shù)小于交叉參數(shù)α 2，選擇當前最優(yōu)染色體對應基因中的停 留時間，否則選擇另一個染色體對應基因中的停留時間，獲得一個新的染色體。
[0120] b5)執(zhí)行變異操作。產(chǎn)生一個0-1隨機數(shù)，如果大于染色體發(fā)生變異概率β i，則跳 到步驟b6)，否則根據(jù)步驟b4)中的染色體長度值，循環(huán)執(zhí)行凡2次以下操作：產(chǎn)生一個0 到1之間的隨機數(shù)。當該隨機數(shù)小于基因發(fā)生變異概率β 2，則隨機產(chǎn)生一個新的基因，替 換染色體中對應基因。
[0121] b6)分析所獲得的染色體是否符合約束（1)，（2)，（7)，（12)。當當前染色體違反約 束條件（12)時，查找和刪除重復網(wǎng)格中心，采用TSP算法計算遍歷當前染色體中所有網(wǎng)格 中心的路徑向量。如果當前路徑向量中相鄰兩個元素之間距離大于相鄰網(wǎng)格中心距離d p， 則存在若干個間隔網(wǎng)格中心，選擇和添加使Sink節(jié)點在該兩個元素之間移動的距離最短 的網(wǎng)格中心，并添加所選網(wǎng)格中心上的初始停留時間d p/v，獲得一個新的染色體。當當前新 的染色體違反約束條件（7)，尋找孤立節(jié)點，添加網(wǎng)格中心使增加的移動距離最短。如果移 動路徑的距離超出閾值，截取開頭距離為閾值的路徑，判斷是否全覆蓋節(jié)點。如果仍存在孤 立節(jié)點，則放棄該染色體，跳到步驟b2)，否則增加新增網(wǎng)格中心的初始停留時間d p/v。當 新的染色體中停留時間違反約束條件（2)，修改該停留時間為dp/v。如果新的染色體違反 約束條件（1)，調(diào)整所有停留時間為
[0123] 且 m = m+1。
[0124] 本發(fā)明的TSP算法可采用最近鄰插入法，也可以采用其他TSP算法計算Sink節(jié)點 遍歷當前染色體中所有網(wǎng)格中心的最短路徑。
[0125] b7)如果m小于或等于NM，則返回步驟b4)，否則如果g小于或等于Ng，其中，1^表 示迭代次數(shù)，則返回步驟b2)，否則獲得網(wǎng)絡(luò)生存時間、Sink節(jié)點移動路徑和在每一個停留 位置上的停留時間的最優(yōu)方案，退出步驟3)。
[0126] 4) Sink和傳感節(jié)點按照最優(yōu)方案執(zhí)行數(shù)據(jù)收集任務。Sink節(jié)點廣播路由信息包， 根據(jù)所選擇的移動路徑和停留時間，移動收集數(shù)據(jù)。傳感節(jié)點監(jiān)聽路由信息包。根據(jù)Sink 節(jié)點和鄰居節(jié)點的不同路由信息包，選擇進入數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)或進入休眠狀態(tài)。如果在Sink 節(jié)點的數(shù)據(jù)通信范圍內(nèi)，采用數(shù)據(jù)路由算法選擇父節(jié)點，將數(shù)據(jù)發(fā)送給Sink節(jié)點，否則進 入休眠狀態(tài)，將感知數(shù)據(jù)存儲到緩存空間中。
【主權(quán)項】
1. 一種具有移動Sink節(jié)點的無線傳感網(wǎng)生存時間優(yōu)化方法，其特征在于：所述優(yōu)化方 法包括如下步驟： 1) 首先，網(wǎng)絡(luò)啟動后，Sink節(jié)點廣播信息查詢包，接收傳感節(jié)點的位置坐標信息，并添 加到Sink節(jié)點的傳感節(jié)點信息表中； 2. Sink節(jié)點分析約束條件，建立數(shù)據(jù)傳輸時延和跳數(shù)受限的網(wǎng)絡(luò)生存時間優(yōu)化模型為其中，T康示傳感節(jié)點i的生存時間，tP表示Sink在網(wǎng)格中屯、P上的停留時間，tdehy表示允許的最大數(shù)據(jù)傳輸時延，dp表示相鄰網(wǎng)格中屯、間的距離，V表示Sink節(jié)點的移動速 率，?Ρ表示傳感節(jié)點在Sink節(jié)點的數(shù)據(jù)通信范圍內(nèi)的狀態(tài)指示符，gf表示當Sink節(jié)點停 留在網(wǎng)格中屯、P時，傳感節(jié)點i發(fā)送給Sink節(jié)點的數(shù)據(jù)量，Si表示傳感節(jié)點i的數(shù)據(jù)感知 速率，表示當Sink節(jié)點在前一個網(wǎng)格中屯、上收集完數(shù)據(jù)后，傳感節(jié)點i的剩余數(shù)據(jù)緩 存量，bth表示傳感節(jié)點的最大存儲容量，T表示網(wǎng)絡(luò)生存時間，Em表示傳感節(jié)點的初始能 量，《表示Sink節(jié)點停留在網(wǎng)絡(luò)中屯、P上收集數(shù)據(jù)時，傳感節(jié)點i的單位時間能耗，《與 所采用的數(shù)據(jù)路由算法有關(guān)，與，，表示網(wǎng)格中屯、Py和P"相鄰的指示符，P表示Sink節(jié)點 移動路徑經(jīng)過的網(wǎng)格中屯、向量，Py表示網(wǎng)格V的中屯、； 3. Sink節(jié)點采用修正遺傳算法求解網(wǎng)絡(luò)生存時間優(yōu)化模型，計算網(wǎng)絡(luò)生存時間、Sink 節(jié)點移動