收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

蚁群算法及其在数据获取技术中的应用研究

余建平  
【摘要】: 蚁群优化算法作为群集智能领域应用最为广泛的算法之一,已受到越来越多研究者的关注。近年来,其理论研究正在不断充实,其应用领域亦在进一步拓展,在解决NP难题和网络路由等方面的优越性已被广泛证实。由于网络环境的动态性和网络应用的多样性,一些网络中的关键应用已不能适应传统的算法,需要提出新的针对具体网络应用的解决方案。蚁群优化为网络中数据资源的获取提供了一个好的解决思路。 本文首先介绍了群集智能的主要理论研究及典型应用,概述了网络数据获取中的任播和查询两大关键技术,在此基础上对基于群集智能的蚁群优化算法及其在分布式网络环境下任播和查询两大关键数据获取技术中的应用进行了系统和深入的研究,所做主要工作归纳如下: (1)在缺乏全局网络信息的情况下,针对因特网多约束任播这一NP难题,提出了一种基于多蚁群优化的任播路由算法MACA。该算法仅需局部网络信息,通过蚂蚁释放信息素来改变网络环境,从而间接引导其它蚂蚁根据信息素强度动态调整自身的选路行为。仿真实验表明,具有正反馈效应的分布式MACA算法使得各蚂蚁能以较高的概率选择满足自身QoS约束的较优路径,有效降低路由时延,显著提高任播请求的接受率。 (2)在节点位置信息未知的情况下,针对无线传感器网络多约束任播路由问题,结合蚁群路由和蚁群聚类思想,提出了一种基于蚁群优化的可靠任播路由算法ARMCA。该算法兼顾节点能量和路由时延双重约束,引入带正反馈特征的蚁群优化来为每个数据包寻找自源节点至相应Sink节点的较优路径,以降低路由传输时延,节省路由能耗。算法同时引入基于蚁群聚类思想的自恢复机制来应对网内簇头或Sink节点的失效,通过平滑过渡到新的稳定态来自动消除节点失效造成的负面影响。仿真实验表明,在相同QoS约束条件下,随着网络规模的增大,ARMCA算法在能耗和时延两方面的优越性更为显著。在遭遇节点失效时,ARMCA算法仅需相对较短的时间便可恢复至新的稳定状态,从而保证了网络数据的可靠传输。 (3)在网络拓扑结构动态变化的情况下,针对移动自组网多约束任播,提出了一种基于蚁群优化的任播算法AMMCA。该算法充分考虑节点的移动性,引入信息素扩散模型以增大对较优路径周边的节点扩散信息素,从而降低因节点移动导致的路径断裂;同时,通过构建多路径路由以均衡网络负载,进一步减轻因节点移动造成数据传输中断带来的负面影响。仿真实验表明,在平均数据包接受率及端到端路由时延等方面,与其它移动自组网任播路由算法相比,AMMCA算法具有良好的性能优势。 (4)对于能量等资源受限的规模较大的无线传感器网络,如何节能地处理多个查询节点发起的并行式复制数据查询是一个挑战性难题。本文提出了一种基于多蚁群优化的节能复制数据查询处理算法MACQP。该算法首先执行事件数据的随机复制,然后在查询节点发送前向蚂蚁搜索到达事件某一副本的较优路径,搜索过程具有一定的智能性。当找到目标数据后,产生后向蚂蚁原路返回并执行事件数据二次复制,使得后继查询蚂蚁能沿信息素强度较大的较优路径在更近的节点找到目标事件数据,缩短了搜索路径的长度,使得总搜索能耗显著降低,整体上降低了查询总能耗。理论分析和仿真实验表明,MACQP算法通过蚁群协作产生的智能搜索和动态复制,在节能性方面优势明显。 (5)针对大规模无线传感器网络的实时应用,兼顾查询处理的节能性和实时性,提出了一种基于多蚁群优化的实时查询处理算法ARTQP。该算法采用一种优化的分簇方法和分环存储策略,使得查询能区分处理不同优先级的事件数据,实时性越高的事件具有更大的概率被前向蚂蚁所探知,搜索过程具有较好的智能性。当找到目标事件后,产生后向蚂蚁返回并执行事件动态二次复制,使得后继查询蚂蚁能沿较优路径在更近的存储节点找到目标事件数据,以显著缩短搜索路径的平均长度和平均查询时延,降低查询总能耗。理论分析和仿真实验表明,与已存查询处理算法相比,ARTQP算法在实时性和节能性方面性能增益明显,且网络规模越大,性能优势越显著,在QoS要求较严格的情况下,亦能取得良好的性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 林锦,朱文兴;凸整数规划问题的混合蚁群算法[J];福州大学学报(自然科学版);1999年06期
2 封国剑;范俊锋;高随祥;;基于改进蚁群优化算法的分布式多播路由算法[J];计算机工程;2006年03期
3 吴红红;杨文国;赵彤;;传感器网络中单源单汇路由问题的模型与算法[J];计算机工程与应用;2006年27期
4 陈伯伦;陈崚;秦玲;刘维;;基于蚁群优化的系统发生树构建算法[J];微电子学与计算机;2009年10期
5 喻学才;张田文;;粒子群优化的多群蚂蚁算法[J];哈尔滨工业大学学报;2010年05期
6 崔小乐;程伟;李崇仁;;一种峰值功耗约束下的SoC蚁群测试调度算法[J];微电子学与计算机;2011年07期
7 闵克学;葛宏伟;张毅;梁艳春;;基于蚁群和粒子群优化的混合算法求解TSP问题[J];吉林大学学报(信息科学版);2006年04期
8 王睿;梁彦;潘泉;;无线传感器网络的蚁群自组织算法[J];电子学报;2007年09期
9 龚理专;梁国彪;蔡立军;蒋林波;;基于筛选-优化的基因选择[J];计算机工程与应用;2009年25期
10 陈崚;孙海鹰;;蚁群算法一阶欺骗性问题的时间复杂度分析[J];模式识别与人工智能;2010年01期
11 陈应显;;基于模糊集的蚁群空间聚类方法研究[J];计算机工程与应用;2011年02期
12 霍军周;李广强;滕弘飞;;用并行遗传/Powell/蚁群混合算法求解卫星舱布局问题(英文)[J];大连理工大学学报;2006年05期
13 王平;顾学迈;;基于ACO的LEO卫星网络路由研究[J];南京理工大学学报(自然科学版);2007年03期
14 陆静;赵阳;王效华;;基于蚁群优化的故障分类研究[J];河南科学;2008年03期
15 李桂成;张惠萍;;基于双条件选择策略的Ant-Miner算法[J];计算机工程与应用;2009年11期
16 胡仁兵;冀俊忠;张鸿勋;刘椿年;;基于蚁群优化的DBN转移网络结构学习算法[J];计算机工程;2009年22期
17 郝晓青;;基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法[J];电脑知识与技术;2010年01期
18 张娟;刘万军;;一种新的动态物流配送路径问题的研究[J];计算机应用研究;2010年05期
19 冯欣;杨华民;贺丽柏;尹方超;;基于蚁群优化的动态自适应拥塞避免路由算法[J];科技创新导报;2010年36期
20 李志伟;基于群集智能的蚁群优化算法研究[J];计算机工程与设计;2003年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐立;李培玉;;基于USB的嵌入式实时数据采集分析系统[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
2 张春霞;韦巍;;远程心电监护系统终端的心电检测算法研究[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
3 张建忠;刘二莉;张君琦;;一种快速而有效的布模拟算法[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年
4 周华;田书林;戴志坚;;高精度实时手持式电网谐波分析仪设计方案[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
5 张赞军;王美琴;王英龙;潘景山;;基于QT的嵌入式linux开发[A];山东省计算机学会2005年信息技术与信息化研讨会论文集(一)[C];2005年
6 习友宝;古天祥;;以太网测控系统中实时数据传输的技术措施[A];第七届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2006年
7 张国峰;;基于Linux的三维图形渲染平台的构建和优化研究[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
8 刘俊;马志瀛;闫静;涂煜;栾乐;;基于改进梯度校正法的短路电流在线实时计算[A];第一届电器装备及其智能化学术会议论文集[C];2007年
9 赵羡龙;赵东艳;田世明;;基于GPRS的用电管理系统及其智能终端介绍[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
10 曹小秋;王晓舟;刘娟;高小勇;;基于小波变换图像匹配的实时性研究[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 余建平;蚁群算法及其在数据获取技术中的应用研究[D];湖南大学;2008年
2 陈祥国;卫星数传调度的蚁群优化模型及算法研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 胡小兵;蚁群优化原理、理论及其应用研究[D];重庆大学;2004年
4 陈磊;从现场总线到工业以太网的实时性问题研究[D];浙江大学;2004年
5 王笑蓉;蚁群优化的理论模型及在生产调度中的应用研究[D];浙江大学;2003年
6 金海松;轿车信息集中控制系统的关键技术研究[D];武汉理工大学;2005年
7 李凤保;网络化测试系统及实时性研究[D];电子科技大学;2003年
8 郑相全;基于负载均衡的无线自组网关键技术与算法研究[D];电子科技大学;2005年
9 王万雷;制造执行系统(MES)若干关键技术研究[D];大连理工大学;2006年
10 徐俊杰;元启发式优化算法理论与应用研究[D];北京邮电大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘轰;基于Internet的远程监控系统及研究[D];河海大学;2003年
2 蔡建兵;消息中间件设计及实时性研究[D];福州大学;2005年
3 刘浩;基于智能控制与OPC的公路隧道通风控制系统研究[D];广西大学;2005年
4 唐六华;电信网络双机容错系统研究与实现[D];西南交通大学;2005年
5 王银辉;一种改进的细化Linux时钟粒度的方法研究[D];重庆大学;2005年
6 张曦;基于广域网(WAN)技术的黄河多涵闸远程监控系统[D];山东大学;2005年
7 李斌;电液扭转材料试验机计算机控制系统的研究[D];西北工业大学;2006年
8 苏勇;300MN模锻水压机控制系统通讯网络设计与研究[D];中南大学;2006年
9 张智广;无线传感器网络中的MAC协议研究[D];中国海洋大学;2007年
10 张波;基于Nucleus的闪存文件系统研究和改进[D];华中科技大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 赵淑欣 刘力敏;哈弗CUV凸显环保节能性[N];中国环境报;2005年
2 本报记者 顾莹;VCON布阵“企业实时性战略”[N];通信产业报;2004年
3 刘文熙;灵活性与实时性的统一[N];人民邮电;2000年
4 童国庆;系统控制和数据获取技术在美国哥伦比亚灌区的应用[N];中国水利报;2007年
5 江宗晖 吴小平;EV-DO Rev A发力VoIP[N];通信产业报;2006年
6 张建铭;3G时代 内存数据库受宠[N];网络世界;2006年
7 本报记者  徐智强;奇瑞:年销量净增10万台A520明年初上市[N];国际商报;2005年
8 马琳;门窗节能需出“组合拳”[N];中国房地产报;2010年
9 林若飞 实习生 陈飞燕;风险投资新热点:电子杂志[N];深圳商报;2006年
10 薛斐;性命悠关的实时性[N];计算机世界;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978