無線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法優(yōu)化研究.pdf

1、21世紀(jì)以來，無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSNs)作為一種新式的測控網(wǎng)絡(luò)，其多樣性和廣泛性的優(yōu)點(diǎn)使得其在地震、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、環(huán)境監(jiān)測、氣候預(yù)測、軍事偵察等民用與軍事領(lǐng)域的應(yīng)用前景都非常廣闊。WSNs因其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，節(jié)點(diǎn)能源有限，并且通常在一些比較極端惡劣的環(huán)境中運(yùn)用，所以如何對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的進(jìn)行部署，提高部署的效率是重點(diǎn)考慮的問題。對(duì)網(wǎng)絡(luò)部署問題研究的目標(biāo)是為得到全面的、準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和延長網(wǎng)絡(luò)使用的壽命的目的。
　　目前，無線傳

2、感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署的最優(yōu)覆蓋研究還處于正在探索的階段，控制算法大多還不成熟，所以對(duì)目前的控制算法進(jìn)行分析改進(jìn)，尋求一種解決該問題的優(yōu)化算法具有重要的意義。本文首次將SPSO算法用于WSNs節(jié)點(diǎn)覆蓋優(yōu)化，在該算法的基礎(chǔ)上提出一種新的PSO算法——HS-PSO算法。
　　本文對(duì)WSNs節(jié)點(diǎn)覆蓋優(yōu)化問題的研究著重體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
　?、賹?duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，進(jìn)而掌握傳感器節(jié)點(diǎn)部署問題中控制算法的運(yùn)作模式。分析了節(jié)點(diǎn)覆蓋

3、常用控制算法以及覆蓋效率的性能判斷指標(biāo)，完成了WSNs覆蓋問題模型以及控制算法中適應(yīng)度函數(shù)的構(gòu)造。
　?、诜治龌綪SO算法基本原理，闡述SPSO算法和HS算法的原理及其運(yùn)算流程，為改進(jìn)算法的提出及仿真實(shí)驗(yàn)的開展建立了基礎(chǔ)。
　?、弁ㄟ^對(duì)SPSO算法原理的詳細(xì)研究，結(jié)合HS算法較好的全局收斂性特點(diǎn)，提出了HS-PSO算法。該算法解決了基本PSO算法容易陷入局部收斂的問題。通過Goldstein-Price、Griewank兩

4、種測試函數(shù)對(duì)上述3種粒子群算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，表明HS-PSO算法在全局收斂性方面性能更加突出。
　?、軐PSO算法和HS-PSO算法在相同的網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。為判斷算法對(duì)覆蓋模型是否具有較好收斂效果，對(duì)算法中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了多種賦值，通過多次仿真實(shí)驗(yàn)找到了達(dá)到最優(yōu)結(jié)果的參數(shù)值。將上述2種控制算法與PSO算法進(jìn)行比較與分析，證明本文首次采用的SPSO算法在WSNs節(jié)點(diǎn)優(yōu)化覆蓋性能上優(yōu)于基本PSO算法，而本文提出的HS-PS