题目：一种基于K均值聚类与PSO的无线传感器网络分簇路由协议研究

传感器技术、计算机技术和通信技术是现代信息技术的基础，已经应用到信息感知、处理和传输等领域。随着用户需求的不断增长，无线传感器网络成为一种感知物理世界的全新工具，是物联网的“神经末梢”，各个国家和地区对无线传感器网络的研究也给予足够的重视，投入大量资金进行研究。

无线传感器网络由许多具有感知能力的传感器节点组成，这些节点部署在监测区域。无线传感器网络规模庞大，节点无论在能量、信息存储还是传输距离等方面能力十分有限，所以如何提高节点能量利用率、延长节点生命时间，从而延长网络的生命周期成为当今世界各国学者研究的一个关键问题。许多研究指出基于分簇的拓扑路由协议可以有效降低节点能耗，可以方便网络管理，网络可扩展性也有所提高，但依然存在问题需要去研究。

本文对分簇路由协议进行研究，所做的主要工作有：

(1)分析总结无线传感器网络的组成及结构特点，对无线传感器网络路由协议的设计特点和要求进行介绍，并就当前一些典型的路由协议举例说明，分析其优势和不足，指出当前的研究热点和尚待解决的问题。

(2)介绍K均值聚类算法和粒子群算法，就两种算法的应用环境和特点进行分析说明，在此基础之上介绍几种比较典型的改进方法，分析改进的目的以及在无线传感器网络研究中的应用。

(3)针对无线传感器网络中节点能量有限且补充困难等问题，提出K-DENC路由协议，该协议基于K均值聚类算法进行网络分簇，从而实现网络分簇更加紧凑合理，减小因为距离较远而引起节点能量消耗过大的问题。

(4)网络分簇完成之后在进行簇内簇头的选举，引入簇头选举的评价函数，评价函数考虑节点剩余能量以及节点与节点的位置关系，利用改进的粒子群算法进行双簇头—主簇头和副簇头的选举。采用双簇头的模式可以进一步降低簇头能耗，达到网络节点能耗均衡的目的。实验仿真表明，K-DENC协议与经典的LEACH相比，可以使网络节点能耗更加均衡，节点能量利用率更高，可以有效延长整个网络的生命周期。