面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的傳感器配置優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)旨在為用戶提供任何時(shí)間、任何位置、任何人、任何物之間的信息交流和智能控制，擁有著廣闊的發(fā)展前景，受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)之一，負(fù)責(zé)信息的感知和網(wǎng)絡(luò)末端傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由許多能量和通信能力有限的無線傳感器組成，能量約束和高冗余性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要特征。目前一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般針對(duì)單一應(yīng)用目標(biāo)建立并為特定應(yīng)用服務(wù)，而物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為資源共享的開放性平臺(tái)，所有搭建在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上的應(yīng)用都可以獲得

2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行智能控制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)如何為物聯(lián)網(wǎng)中多個(gè)應(yīng)用服務(wù)，而不僅僅針對(duì)單一應(yīng)用，已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)。因此，在物聯(lián)網(wǎng)背景下，如何針對(duì)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用對(duì)無線傳感器中的傳感器進(jìn)行配置優(yōu)化，使其可以更久、更有效地支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中所必須解決的關(guān)鍵問題。
　　針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的傳感器配置優(yōu)化問題，本文從傳感器節(jié)點(diǎn)優(yōu)化選取以及傳感器網(wǎng)絡(luò)特殊節(jié)點(diǎn)的保障兩個(gè)角度展開研究。

3、首先，針對(duì)無線傳感器節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化選取問題，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求，通過分析無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的QoS體系并結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身的特性，提出一種基于遺傳算法并結(jié)合最優(yōu)覆蓋思想的無線傳感器節(jié)點(diǎn)優(yōu)化選取方法。該方法以待監(jiān)測(cè)區(qū)域的覆蓋率最大和傳感器節(jié)點(diǎn)使用個(gè)數(shù)最少作為優(yōu)化的目標(biāo)，以均衡使用電量為出發(fā)點(diǎn)，通過遺傳算法的迭代，獲得對(duì)待監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)的最優(yōu)或者次優(yōu)無線傳感器節(jié)點(diǎn)集合。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法收斂慢、易陷入局部最優(yōu)等問題，通過引入相似性判斷和在遺傳

4、過程中引入新個(gè)體的措施來進(jìn)行改進(jìn)。
　　其次，通過對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)能耗的分析，對(duì)其中幾種易失效的特殊節(jié)點(diǎn)特征進(jìn)行了總結(jié)。研究了根據(jù)這些特征對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的特殊節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別的方法。通過對(duì)特殊節(jié)點(diǎn)失效所造成的影響，即覆蓋空洞，進(jìn)行分析，提出了一種基于貪心算法的面向特殊節(jié)點(diǎn)的保障節(jié)點(diǎn)選取方法，以避免產(chǎn)生覆蓋空洞會(huì)對(duì)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)生影響。最后通過實(shí)例以及仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)所提出的方法進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了本文所提方法的有效性、效率以及不同參數(shù)設(shè)置所造成