基于博弈论与启发式算法的无线传感器网络能量与覆盖优化鲁棒路由协议

《Engineering Applications of Artificial Intelligence》：A robust routing protocol for energy and coverage optimization in wireless sensor networks using game theory and heuristic algorithm

本文提出一种基于博弈论容错路由协议（FTRP-GT），通过混合策略纳什均衡选择候选簇头（CH），结合粒子群优化（PSO）算法筛选最优CH，并设计故障节点复用（RFN）策略。该协议显著降低无线传感器网络（WSN）能耗，提升结构健康监测（SHM）系统寿命与稳定性。

　　

亮点

本研究的主要贡献包括：

● 推导出最优簇头（CHs）数量，提出基于博弈论的候选CH选择方法，将混合策略纳什均衡与剩余能量、节点度和节点重要性等因素结合以确定候选CH概率。

● 构建了综合考虑剩余能量、覆盖范围、节点度和节点重要性的目标函数，并提出基于粒子群优化（PSO）的最优CH选择方法。

● 针对软永久故障提出RFN策略，将故障节点作为中继节点转发CH数据，充分利用故障节点剩余能量，保障网络稳定性。FTRP-GT协议有效降低无线传感器网络（WSNs）能耗，显著延长网络寿命并具备鲁棒性能。

结论

本研究提出一种基于博弈论的容错路由协议（FTRP-GT），用于延长无线传感器网络（WSN）寿命并管理故障节点。该协议融合博弈论与粒子群优化（PSO）算法，有效优化簇头（CH）选择并降低网络能耗。通过采用故障节点复用（RFN）策略，充分利用软永久故障节点的残余能量，显著提升网络运行效率。