【摘要】：無線傳感器網絡是將大量的傳感器感知節(jié)點散布在監(jiān)測區(qū)域中,通過節(jié)點之間的無線信息傳輸形成的自組網。由于無線傳感器網絡工作環(huán)境復雜,傳感器節(jié)點更換電源不便,網絡的覆蓋控制問題成為研究核心,它決定了無線傳感器網絡對監(jiān)測區(qū)域的覆蓋率和網絡的整體壽命,直接反映出了無線傳感器網絡的監(jiān)測質量。采用合理的覆蓋策略,可以對節(jié)點進行優(yōu)化部署,以達到對無線傳感器網絡的有效利用。本文主要研究無線傳感器網絡感知節(jié)點的部署覆蓋問題,以標準粒子群算法和社會粒子群算法為切入點,建立起無線傳感器網絡覆蓋模型,提出通過動態(tài)調節(jié)傳感器節(jié)點感知半徑以及自適應慣性權重系數的方法來達到提高網絡覆蓋率,降低能耗,保證覆蓋質量的目的。論文的主要內容如下:(1)研究分析了無線傳感器網絡中傳感器節(jié)點的感知半徑對整個網絡覆蓋優(yōu)化性能的影響。由于節(jié)點的能量是有限的,感知半徑越大節(jié)點的能耗也就越大,因此提出一種可以動態(tài)調節(jié)節(jié)點感知半徑的覆蓋策略,其主要思路是:通過引入能耗系數的概念,判斷節(jié)點的能耗大小,從而動態(tài)改變節(jié)點的感知半徑,以達到對監(jiān)測區(qū)域的高質量覆蓋。分別利用標準粒子群算法和社會粒子群算法對傳感器網絡覆蓋模型進行優(yōu)化,并通過MATLAB仿真進行分析驗證,結果表明:第一,社會粒子群算法在對無線傳感器網絡覆蓋優(yōu)化模型中的效果要優(yōu)于標準粒子群算法;第二,證明了通過調節(jié)傳感器節(jié)點的感知半徑可以提升整個網絡的覆蓋率。從MATLAB仿真結果可以看出,該策略可以在提升網絡覆蓋率的同時降低網絡能耗,達到優(yōu)化目的。(2)針對標準粒子群算法速度公式中慣性權重系數的特性進行分析,其隨著迭代次數的增大線性減小,在整個過程中對粒子的歸并程度和演化程度未做太多考慮,因此提出了一種自適應慣性權重的粒子群算法,將其應用于無線傳感器網絡覆蓋問題。從MATLAB對比的仿真結果可以看出,這種自適應策略的改進是有效的。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TP18
【圖文】：

圖 3.4 覆蓋率隨迭代次數變化中可以看出，在 0 到 100 次迭代過程中，曲線斜率較大，說明標準粒子群算法在計算迭代中都在快速接近群體最優(yōu)值，而隨著迭代次數的可以看到，曲線斜率變化已經很緩慢了，說明兩種算法都已在群體最時在整個迭代過程中也可以看出，社會粒子群算法的尋優(yōu)能力要強于假設條件下，我們繼續(xù)研究傳感器節(jié)點的感知半徑變化對覆蓋率的影表 3.1 迭代次數與覆蓋率關系表感知半徑（米） 2 3 4 子群迭代次數 732 367 301 2覆蓋率 56.71 87.63 95.32 1迭代次數 691 249 212 1

圖 3.5 迭代次數隨感知半徑變化橫軸表示傳感器節(jié)點的感知半徑，縱坐標表示粒子群收線可以看出來，感知半徑比較小的時候兩種算法的收斂如在傳感器節(jié)點的感知半徑為 2 米時，采用標準粒子群群算法收斂所需要的迭代次數為 691 次；在節(jié)點感知半收斂所需要的迭代次數為 367 次，社會粒子群算法收斂所中可見在此段斜率較大，說明感知半徑增大對提高算法點的感知半徑超過 4 米時，從曲線斜率的變化可知，感知的影響已經較小。

圖 3.5 迭代次數隨感知半徑變化中，橫軸表示傳感器節(jié)點的感知半徑，縱坐標表示粒子群收斂所中折線可以看出來，感知半徑比較小的時候兩種算法的收斂所需，比如在傳感器節(jié)點的感知半徑為 2 米時，采用標準粒子群算法粒子群算法收斂所需要的迭代次數為 691 次；在節(jié)點感知半徑為法收斂所需要的迭代次數為 367 次，社會粒子群算法收斂所需要從圖中可見在此段斜率較大，說明感知半徑增大對提高算法的收節(jié)點的感知半徑超過 4 米時，從曲線斜率的變化可知，感知半徑度的影響已經較小。

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 韓江洪;李正榮;魏振春;;一種自適應粒子群優(yōu)化算法及其仿真研究[J];系統仿真學報;2006年10期

2 馬華東;陶丹;;多媒體傳感器網絡及其研究進展[J];軟件學報;2006年09期

3 任彥;張思東;張宏科;;無線傳感器網絡中覆蓋控制理論與算法[J];軟件學報;2006年03期

相關博士學位論文 前1條

1 王婷婷;無線傳感器網絡覆蓋優(yōu)化方法研究[D];中國礦業(yè)大學;2016年

本文編號：2765554