1. 研究目的与意义
近年来，随着物联网(Internet of Things，IoT)的蓬勃发展，智能城市、智能家居等诸多新兴产业也在发生着日新月异的变化，越来越多的智能化设备出现在了人们的生活中，这些智能化设备的硬件支持依赖于无线传感器，这些传感器能够完成数据采集、数据融合等一些操作，并且还能够与其通信范围内的其他传感器通信，进行数据信息的传输。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)主要由多个低成本、低功耗的小型多功能传感器组成。传感器节点被部署在目标地区后，就可以进行信息的感知与收集，并对信息进行简的处理，当数据信息传输到基站后，研究人员就可以对其进行下一步的分析与利用 [1]。
WSN发展的这几十年间，除美国外，己经得到了中国、日本和韩国等国的重视，越来越多的学者也投身于无线传感器网络的研究当中，且目前的发展前沿还在进一步的延伸，美国《技术评论》指出无线传感器网络在未来将会是改变人们生活和改变世界的十大技术之首，美国《商业周刊》也提出无线传感器网络是21世纪最有影响的先进技术之一，另外，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(wsls)上，国际电信联盟(ITU)发布的(ITU互联网报告:物联网》指出，我们将迎来物联网通信时代，而传感器网络所感知的数据是物联网海量信息的重要来源，由此可以看出WSN的重要性[2]。
2. 研究内容与预期目标
一、主要研究内容
1.基于无线传感器网络路由算法研究与设计的要求，解释无线传感器网的基本概念，完成总体方案的设计与说明。
2.对无线传感器路由协议进行说明，分别对平面路由协议和分层路由协议做深入研究，对现有的LEACH路由算法分析。
3. 研究方法与步骤
| 一、拟采用的研究方法 无线传感器网络能耗主要包括传输能耗、接受能耗、空间能耗和睡眠能耗，其中接受和发送造成主要的能量损耗。在LEACH算法中负责接受和发送数据的是随机生成的簇头节点，但是生成方式过于随机，没有考虑到节点的剩余能量，并且普通节点使用单跳方式将信息传输至簇头节点，若簇头节点偏离重心，会增加传输能耗。基于此，本文在簇头的选择上进行改进，优化网络区域的划分，合理调整簇的大小。在簇内传输时，增加了节点睡眠机制以平衡节点的能耗。并增加一个新的重心节点，帮助簇头完成传输任务，以达到节省能耗，延长网络寿命。如图1所示。
图1.算法流程图 二、 研究步骤 （1）查阅相关的文献资料，整理分析无线传感器网络中现有的路由算法，针对传感器节点的能量消耗进行优化。 （2）利用Matlab软件对WSN组网进行仿真与设计。 编写优化的LEACH算法并仿真分析。 （3）系统测试，并利用Matlab进行曲线图对比分析。
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4. 参考文献
| [1] 王海明. 无线传感网中分簇算法研究[D].内蒙古大学,2021.DOI:10.27224/d.cnki.gnmdu.2021.000753. [2] 江佳文. 无线传感器网络能量效用路由算法研究[D].南京邮电大学,2020.DOI:10.27251/d.cnki.gnjdc.2020.000184. [3] 吴瑞. 无线传感器网络能耗均衡策略的研究[D].南京邮电大学,2021.DOI:10.27251/d.cnki.gnjdc.2021.000173. [4] 张铭悦. 无线传感器网络分簇路由算法研究[D].长春理工大学,2021.DOI:10.26977/d.cnki.gccgc.2021.000174. [5] 王卓. 基于LEACH的无线传感器网络路由协议的研究与改进[D].西安理工大学,2021.DOI:10.27398/d.cnki.gxalu.2021.001560. [6] 周文祥,乔学工.基于能量优化的无线传感器网络任播路由算法[J].计算机科学,2020,47(12):291-295. [7] 纪辛然.无线传感器网络自适应动态路由算法仿真[J].计算机仿真,2021,38(06):259-262 310. [8] 傅彦铭,周兴,黄保华,张小萍,朱杰夫.一种协同进化的无线传感器网络多播路由算法[J/OL].小型微型计算机系统:1-8[2022-04-06].http://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1106.TP.20211217.1611.015.html [9] 胡润彦,李翠然.基于模糊控制的自供能无线传感器网络分簇算法[J].计算机应用,2020,40(09):2691-2697. [10]Sadeer Rasheed Ahmed and Mohammed Aboud Kadhim and Tarek Abdulkarim. Wireless Sensor Networks Improvement using LEACH Algorithm[J]. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, 518(5) : 052023 (6pp). [11]Chuan Xu et al. An Energy-Efficient Region Source Routing Protocol for Lifetime Maximization in WSN.[J]. IEEE Access, 2019, 7 : 135277-135289. [12]S Venkataramana et al. Efficient time reducing and energy saving routing algorithm for wireless sensor network[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2019, 1228(1) : 012002 (9pp). [13]P. Sivakumar and M. Radhika. Performance Analysis of LEACH-GA over LEACH and LEACH-C in WSN[J]. Procedia Computer Science, 2018, 125 : 248-256. [14]Lin Chunhua,Jiang Feng,Pai Ping-Feng. Research of Multidimensional Optimization of LEACH Protocol Based on Reducing Network Energy Consumption[J]. Journal of Electrical and Computer Engineering,2021,2021. [15]Sinan Toklu,Mehmet SIMSEK. Energy Efficiency with Centralized Layering Approach For Multihop Wireless Sensor Networks[J]. GAZI UNIVERSITY JOURNAL OF SCIENCE,2020.
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5. 工作计划
| 序号 | 起讫日期 | 工作内容 |
| （1） | 2022年1月04日- 2022年1月25日 | 调研查阅文献资料 |
| （2） | 2022年01月25日-2022年02月25日 | 系统整体的设计方案 |
| （3） | 2022年03月01日-2022年03月23日 | 系统算法设计与分析 |
| （4） | 2022年03月23日-2022年04月26日 | 系统算法优化与分析 |
| （5） | 2022年04月26日-2022年05月11日 | 实验测试与分析 |
| （6） | 2022年05月14日-2022年05月18日 | 翻译英文文献 |
| （7） | 2022年05月21日-2022年06月08日 | 撰写论文 |
| （8） | 2022年06月11日- 2022年06月15日 | 整理资料，准备答辩 |
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