基于改進(jìn)粒子群算法和VORONOI圖的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋研究.pdf

1、信息科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，融合了多種功能模塊的如計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、通信與傳感等的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Whless Sensor Network． WSN)就因此產(chǎn)生。WSNs在普適計(jì)算的領(lǐng)域中是一個(gè)非常重要的研究方向。WSNs是由能量嚴(yán)格受限而且具有對(duì)周圍環(huán)境感知并且進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算和必要通信能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式而組成的無線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，完成預(yù)先設(shè)定需要的環(huán)境數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)處理，最后把結(jié)果傳送給監(jiān)控中心。網(wǎng)絡(luò)覆蓋

2、是WSNs研究最核心的問題之一。在高密度部署的WSNs檢測領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制問題就是通過節(jié)點(diǎn)調(diào)度、工作狀態(tài)控制等技術(shù)，在保證網(wǎng)絡(luò)必需的性能要求的條件下，盡可能減少工作節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，使冗余的沉睡節(jié)點(diǎn)在一定的喚醒機(jī)制的調(diào)度下和工作節(jié)點(diǎn)輪流工作，盡量降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的平均耗能，最后整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間得以盡量的延長。網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法的性能可以直接通過網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測質(zhì)量以及網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間的優(yōu)劣來評(píng)定。
　　 本文分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題一般存在

3、的問題，還仔細(xì)思考國內(nèi)外的對(duì)此問題進(jìn)行研究的重點(diǎn)以及研究進(jìn)展?；诹Ｗ尤核惴ǖ母采w優(yōu)化算法在國內(nèi)外也有研究，但普遍存在收斂慢不易于搜索到全局最優(yōu)值，故提出基于概率測量模型的改進(jìn)粒子群優(yōu)化方法。由于標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的存在收斂慢且易于陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，本文對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)。然后以網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋率為優(yōu)化目標(biāo)，通過改進(jìn)粒子群算法實(shí)現(xiàn)覆蓋控制。對(duì)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾x散化，并給每個(gè)柵格點(diǎn)以及已經(jīng)部署不移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)具體的坐標(biāo)。通過同構(gòu)的傳感器節(jié)點(diǎn)，計(jì)算出對(duì)

4、每個(gè)柵格點(diǎn)的覆蓋情形。提出以整個(gè)監(jiān)測區(qū)域的區(qū)域覆蓋率為粒子群算法的適應(yīng)度函數(shù)，通過粒子群算法搜索出最優(yōu)的覆蓋率。在此基礎(chǔ)上，本文提出基于在有部分可以移動(dòng)的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化，首先對(duì)監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行Delaunay圖劃分，通過Delaunay圖的頂點(diǎn)構(gòu)造粒子群算法的適應(yīng)度函數(shù)，把覆蓋率的最大化問題轉(zhuǎn)化為最小問題。最后在試驗(yàn)階段，分別做了不同的傳感半徑以及離散化程度對(duì)比，分析了傳感半徑以及離散化柵格點(diǎn)數(shù)對(duì)覆蓋性能的影響。并對(duì)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一功