無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)覆蓋優(yōu)化問題的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是在微機(jī)電系統(tǒng)、片上系統(tǒng)、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上建立起來的。因?yàn)槠涔牡?、成本低、分布式和自組織的特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用到軍事、航空、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域中。
　　在構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本問題之一，即如何部署傳感器節(jié)點(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍最大化。根據(jù)覆蓋區(qū)域的特殊性和覆蓋環(huán)境的惡劣程度，在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)部署時(shí)，需要采用動(dòng)態(tài)覆蓋模式，將節(jié)點(diǎn)隨機(jī)拋灑后通過自組織的形式，

2、依據(jù)被監(jiān)測(cè)區(qū)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況采用相應(yīng)的覆蓋控制算法調(diào)整節(jié)點(diǎn)部署，從而完成網(wǎng)絡(luò)覆蓋的工作。
　　本文首先介紹了基于粒子群和差分進(jìn)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法的基本原理，并對(duì)兩種控制算法的應(yīng)用效果進(jìn)行了比較?；诹Ｗ尤旱目刂扑惴ㄊ諗克俣容^快，但容易陷入早熟，而差分進(jìn)化控制算法的收斂速度相對(duì)較慢，但其最終覆蓋率比較高。
　　基于對(duì)兩種算法的優(yōu)劣勢(shì)的分析，提出了基于蝙蝠算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法。詳細(xì)闡述了該算法的

3、基本原理和執(zhí)行流程，并將其應(yīng)用效果與粒子群算法和差分進(jìn)化算法進(jìn)行了比較?；隍鹚惴ǖ臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法有效地提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，在收斂速度方面其明顯優(yōu)于差分進(jìn)化算法，但比粒子群的收斂速度慢。
　　為了進(jìn)一步提高收斂速度，將虛擬力算法的理念作為影響因子，引入到基于蝙蝠算法的覆蓋控制算法中，形成了基于虛擬力引導(dǎo)的蝙蝠算法(VF-B)。虛擬力因子是根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的距離直接引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的距離和方向，加速了節(jié)點(diǎn)的均勻分布。從實(shí)際

4、仿真結(jié)果可以看出，算法的收斂速度有了明顯的提高。
　　傳感器節(jié)點(diǎn)體積小，供電能力有限，一旦能量耗盡，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就會(huì)出現(xiàn)覆蓋空洞，影響覆蓋效果。在動(dòng)態(tài)覆蓋問題中，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗包含通信消耗和移動(dòng)消耗，其中移動(dòng)消耗能量與節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)距離直接相關(guān)。
　　考慮到節(jié)點(diǎn)能量耗盡對(duì)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能的影響，提出了基于能量受限改進(jìn)的VF-B算法。算法對(duì)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)距離進(jìn)行限制，減小了節(jié)點(diǎn)的能量損耗。通過仿真分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明基于能量受限改