基于改進(jìn)果蠅算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，是由大量固定或移動(dòng)的無線傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織和多跳傳輸?shù)姆绞浇M成。傳感器節(jié)點(diǎn)采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以通過逐跳的方式在多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行傳輸。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于軍事、智能交通、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療衛(wèi)生等多個(gè)領(lǐng)域。
　　在傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)覆蓋和節(jié)點(diǎn)部署等技術(shù)已經(jīng)獲得很多的研究成果，但隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求變得更大。傳統(tǒng)

2、的節(jié)點(diǎn)部署策略就會(huì)出現(xiàn)部署速度慢，覆蓋范圍小，服務(wù)質(zhì)量差等問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署主要分為可移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和固定位置傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這兩種節(jié)點(diǎn)部署方式都存在一些相同的問題。例如:有些區(qū)域的節(jié)點(diǎn)過于密集，造成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的亢余，而有的區(qū)域節(jié)點(diǎn)過于稀疏，造成該區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度不夠，成為網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)。于是，為了提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，通常就會(huì)通過增加節(jié)點(diǎn)數(shù)量的方式來實(shí)現(xiàn)，結(jié)果造成一些節(jié)點(diǎn)冗余，資源的利用率降低，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變復(fù)雜

3、，系統(tǒng)能耗變大等問題。本論文針對(duì)這兩種節(jié)點(diǎn)部署方式，運(yùn)用一種改進(jìn)的果蠅算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋的優(yōu)化。
　　目前已有多種智能算法運(yùn)用在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化問題上，例如粒子群算法、魚群算法、遺傳算法等。但是這些算法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)問題上，或算法復(fù)雜度高，導(dǎo)致計(jì)算速度太慢，或算法性能差，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果精度太低，或算法參數(shù)太多，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)模型復(fù)雜。針對(duì)這些問題，本文將改進(jìn)的果蠅算法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩種覆蓋模型結(jié)合，通過對(duì)比試驗(yàn)，

4、驗(yàn)證在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化問題上，本文的解決方案優(yōu)于以往的解決方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的進(jìn)一步優(yōu)化。
　　本文主要的工作集中于以下幾點(diǎn):
　　1、提出一種改進(jìn)的果蠅算法:可交步長果蠅算法。算法將整個(gè)搜索過程分為若干個(gè)周期，這樣做可以增加搜索過程的多樣性，大大減小局部收斂的可能性。其次算法在每個(gè)周期內(nèi)采用Sin(x)函數(shù)，使步長在單位周期T內(nèi)可以跌宕變化。這樣既能保證算法有很強(qiáng)的全局搜索能力，可以實(shí)現(xiàn)快速收斂，又能使算法可以在小

5、范圍內(nèi)完成高精度的搜索，結(jié)果具有更好的收斂效果。
　　2、使用多個(gè)經(jīng)典測試函數(shù)對(duì)可變步長果蠅算法的性能進(jìn)行檢測，體現(xiàn)算法在尋優(yōu)問題上的有效性和優(yōu)越性。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果的展示與分析，驗(yàn)證了相對(duì)于其它幾種智能算法，可變步長果蠅算法具有更好的搜索性能和更高的穩(wěn)定性。
　　3、針對(duì)可移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，首先建立網(wǎng)絡(luò)模型，然后結(jié)合可變步長果蠅算法提出優(yōu)化流程，在仿真環(huán)境下進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)優(yōu)化方法的有效性和優(yōu)越性。通過一系列的對(duì)比試

6、驗(yàn)和數(shù)據(jù)展示，驗(yàn)證了相對(duì)于其它智能算法，可變步長果蠅算法能更有效的結(jié)合可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型，迸一步提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的優(yōu)化。
　　4、針對(duì)固定位置傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，首先建立網(wǎng)絡(luò)模型，然后結(jié)合可變步長果蠅算法提出優(yōu)化流程，在仿真環(huán)境下進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)優(yōu)化方法的有效性和優(yōu)越性。通過一系列的對(duì)比試驗(yàn)和數(shù)據(jù)展示，驗(yàn)證了相對(duì)于其它智能算法，可變步長果蠅算法能更有效的結(jié)合固定位置節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率并降