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

1、信息科學技術的飛速發(fā)展，融合了多種功能模塊的如計算、網(wǎng)絡、通信與傳感等的無線傳感器網(wǎng)絡(Whless Sensor Network． WSN)就因此產生。WSNs在普適計算的領域中是一個非常重要的研究方向。WSNs是由能量嚴格受限而且具有對周圍環(huán)境感知并且進行相應計算和必要通信能力的微型傳感器節(jié)點通過自組織的方式而組成的無線拓撲網(wǎng)絡，完成預先設定需要的環(huán)境數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測并對收集到的數(shù)據(jù)信息進行相應處理，最后把結果傳送給監(jiān)控中心。網(wǎng)絡覆蓋

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

3、的問題，還仔細思考國內外的對此問題進行研究的重點以及研究進展?；诹Ｗ尤核惴ǖ母采w優(yōu)化算法在國內外也有研究，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粒子群優(yōu)化方法。由于標準粒子群算法的存在收斂慢且易于陷入局部最優(yōu)的缺點，本文對此進行了改進。然后以網(wǎng)絡有效覆蓋率為優(yōu)化目標，通過改進粒子群算法實現(xiàn)覆蓋控制。對監(jiān)測區(qū)域進行適當?shù)碾x散化，并給每個柵格點以及已經部署不移動的節(jié)點具體的坐標。通過同構的傳感器節(jié)點，計算出對

4、每個柵格點的覆蓋情形。提出以整個監(jiān)測區(qū)域的區(qū)域覆蓋率為粒子群算法的適應度函數(shù)，通過粒子群算法搜索出最優(yōu)的覆蓋率。在此基礎上，本文提出基于在有部分可以移動的混合無線傳感器網(wǎng)絡的覆蓋優(yōu)化，首先對監(jiān)測區(qū)域進行Delaunay圖劃分，通過Delaunay圖的頂點構造粒子群算法的適應度函數(shù)，把覆蓋率的最大化問題轉化為最小問題。最后在試驗階段，分別做了不同的傳感半徑以及離散化程度對比，分析了傳感半徑以及離散化柵格點數(shù)對覆蓋性能的影響。并對實現(xiàn)統(tǒng)一功