對有向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在三維空間的部署問題進(jìn)行研究具有現(xiàn)實意義。目前大多數(shù)關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化問題的研究大多關(guān)注于其覆蓋率和生命期,而隨著其應(yīng)用日益廣泛,連通性和可靠性也變得越來越重要。差分進(jìn)化算法可以用于解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署問題,而隨著優(yōu)化問題的日益復(fù)雜,需要改進(jìn)和設(shè)計新的算法才能得到較好的結(jié)果。本文將對差分進(jìn)化算法進(jìn)行改進(jìn),并將其應(yīng)用于求解三維有向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化問題。此外,為了減少運(yùn)行時間,探索改進(jìn)的算法的并行化實現(xiàn)。本文的主要工作包括:(1)結(jié)合協(xié)同進(jìn)化框架,使用交叉因子排序和二次多項式變異的進(jìn)化策略,提出一種改進(jìn)的差分進(jìn)化算法。將其應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題,實驗證明,改進(jìn)的算法可以取得較好的優(yōu)化結(jié)果。(2)對三維有向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化問題進(jìn)行研究。首先,提出一種改進(jìn)的三維有向傳感器的感知模型,綜合考慮距離約束、水平方向和垂直方向的旋轉(zhuǎn)角度約束;其次,在考慮覆蓋率和生命期的同時,綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)的可靠性、感知節(jié)點(diǎn)的連通性和簇頭節(jié)點(diǎn)的連通性等因素,并使用改進(jìn)之后的差分進(jìn)化算法進(jìn)行優(yōu)化,取得較好的結(jié)果。(3)為提高運(yùn)行效率,減少運(yùn)行時間,探索優(yōu)化問題的并行化實現(xiàn)。 

【文章來源】：河北工業(yè)大學(xué)天津市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全向傳感器感知模型

河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文9被某一感知節(jié)點(diǎn)感知到，不僅要滿足它與該感知節(jié)點(diǎn)之間的距離小于(r+)，在和之間還應(yīng)滿足LOS[63]（LOS表示和在三維地形所連接的直線不被任何障礙物阻礙），則確定可以被檢測到。如圖2.2所示，感知節(jié)點(diǎn)和檢測點(diǎn)之間被地形阻隔，即和之間沒有視線，即使他們兩者之間的距離小于(r+)，也不可能被感知到。因此，和之間首先要滿足LOS，的感知概率才能滿足上文的感知模型。圖2.2LOS實例結(jié)合LOS，具體的感知模型如公式(2.4)所示：(,)={1,,0(,)<()()≤(,)<(+)(2.4)ist=(s,p)(SrUr)2(2.5)三維全向感知傳感器的感知模型如上圖2.1所示。而有向傳感器，在水平方向上會受到一定限制，只能在傳感器可檢測到的角度范圍內(nèi)實現(xiàn)感應(yīng)覆蓋。因此，其感知模型也相對復(fù)雜，除了感知距離的約束，還有旋轉(zhuǎn)角度的約束，類似于上述模型的模糊區(qū)域，如下圖2.3所示，確定的檢測范圍的半徑為()，模糊區(qū)域的半徑為2，即()和(+)角度范圍內(nèi)為模糊區(qū)域。圖2.3有向傳感器感知模型

河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文9被某一感知節(jié)點(diǎn)感知到，不僅要滿足它與該感知節(jié)點(diǎn)之間的距離小于(r+)，在和之間還應(yīng)滿足LOS[63]（LOS表示和在三維地形所連接的直線不被任何障礙物阻礙），則確定可以被檢測到。如圖2.2所示，感知節(jié)點(diǎn)和檢測點(diǎn)之間被地形阻隔，即和之間沒有視線，即使他們兩者之間的距離小于(r+)，也不可能被感知到。因此，和之間首先要滿足LOS，的感知概率才能滿足上文的感知模型。圖2.2LOS實例結(jié)合LOS，具體的感知模型如公式(2.4)所示：(,)={1,,0(,)<()()≤(,)<(+)(2.4)ist=(s,p)(SrUr)2(2.5)三維全向感知傳感器的感知模型如上圖2.1所示。而有向傳感器，在水平方向上會受到一定限制，只能在傳感器可檢測到的角度范圍內(nèi)實現(xiàn)感應(yīng)覆蓋。因此，其感知模型也相對復(fù)雜，除了感知距離的約束，還有旋轉(zhuǎn)角度的約束，類似于上述模型的模糊區(qū)域，如下圖2.3所示，確定的檢測范圍的半徑為()，模糊區(qū)域的半徑為2，即()和(+)角度范圍內(nèi)為模糊區(qū)域。圖2.3有向傳感器感知模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有向無線傳感器節(jié)點(diǎn)概率感知模型的設(shè)計[J]. 騰賀,吳成東,張云洲,胡楠.  江南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(04)
[2]傳感器網(wǎng)絡(luò)模糊覆蓋[J]. 王瑞,曹文明,謝維信.  儀器儀表學(xué)報. 2009(05)



本文編號：2924145