基于改進(jìn)量子粒子群的WSN網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)綜合了傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信等技術(shù)，由大量價(jià)格低廉的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。因?yàn)槠渚哂懈弑O(jiān)測精度、高容錯(cuò)性、大覆蓋區(qū)域、可遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。由于每個(gè)傳感器的感知范圍有限，為保證整個(gè)區(qū)域都在監(jiān)測范圍之內(nèi)，就需要確定合適的覆蓋策略，使WSN網(wǎng)絡(luò)覆蓋趨于最大化。此外，WSN網(wǎng)絡(luò)通常部署在惡劣甚至非常危險(xiǎn)的環(huán)境中，WSN節(jié)點(diǎn)的電源更換、電池再充電等工作往往無法進(jìn)行

2、。因此，在WSN覆蓋問題研究中，除了以網(wǎng)絡(luò)的最大化覆蓋為優(yōu)化目標(biāo)外，還需要探討節(jié)點(diǎn)的感知范圍與能量消耗之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的WSN優(yōu)化部署。
　　論文針對WSN節(jié)能、優(yōu)化部署問題展開研究，以粒子群、量子粒子群理論為基礎(chǔ)，建立了WSN覆蓋優(yōu)化模型，提出了改進(jìn)的量子粒子群WSN部署算法，它通過動(dòng)態(tài)調(diào)整感知半徑有效地減小了節(jié)點(diǎn)能量消耗，實(shí)現(xiàn)了90％以上的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。論文結(jié)構(gòu)安排如下：第1章介紹了WSN網(wǎng)絡(luò)概念、論文研究背景和意義，以及

3、研究現(xiàn)狀。第2章介紹WSN部署相關(guān)問題以及典型的網(wǎng)絡(luò)覆蓋算法。第3章研究了基本粒子群算法在WSN部署中的應(yīng)用，提出了一種改進(jìn)的量子粒子群網(wǎng)絡(luò)部署算法；分析了感知半徑對 WSN覆蓋性能的影響，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整感知半徑，從覆蓋率和能耗角度出發(fā)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)部署。第4章對提出的改進(jìn)量子粒子群 WSN部署算法進(jìn)行性能仿真與分析。結(jié)論部分對全文進(jìn)行總結(jié)，指出本論文的不足之處，并對其發(fā)展方向進(jìn)行展望。
　　第3章和第4章是本文的研究重點(diǎn)。在第3章中，考

4、慮到粒子群算法不能保證全局收斂，量子粒子群算法具有很強(qiáng)的全局優(yōu)化能力，但量子粒子群的區(qū)域重復(fù)覆蓋率較高，因此對量子粒子群算法進(jìn)行了改進(jìn)：在量子粒子群算法的位置進(jìn)化方程中引進(jìn)了“擬萬有引力”和“擬庫侖力”兩個(gè)影響因子，這樣可以合理調(diào)節(jié)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離，在降低區(qū)域重復(fù)覆蓋率的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速尋優(yōu)。此外，由于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)感知半徑不同，能耗也不同，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整感知半徑，可以使每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)消耗的能量趨于最小化，實(shí)現(xiàn)WSN覆蓋的最優(yōu)化、節(jié)能