無線傳感器網(wǎng)絡動態(tài)覆蓋優(yōu)化問題的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡是在微機電系統(tǒng)、片上系統(tǒng)、無線通信和低功耗嵌入式技術發(fā)展的基礎上建立起來的。因為其功耗低、成本低、分布式和自組織的特點，無線傳感器網(wǎng)絡被廣泛應用到軍事、航空、救災、環(huán)境、醫(yī)療等多個領域中。
　　在構建無線傳感器網(wǎng)絡時，網(wǎng)絡覆蓋是無線傳感器網(wǎng)絡的基本問題之一，即如何部署傳感器節(jié)點，使網(wǎng)絡覆蓋的范圍最大化。根據(jù)覆蓋區(qū)域的特殊性和覆蓋環(huán)境的惡劣程度，在進行節(jié)點部署時，需要采用動態(tài)覆蓋模式，將節(jié)點隨機拋灑后通過自組織的形式，

2、依據(jù)被監(jiān)測區(qū)域的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋情況采用相應的覆蓋控制算法調整節(jié)點部署，從而完成網(wǎng)絡覆蓋的工作。
　　本文首先介紹了基于粒子群和差分進化的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制算法的基本原理，并對兩種控制算法的應用效果進行了比較?；诹Ｗ尤旱目刂扑惴ㄊ諗克俣容^快，但容易陷入早熟，而差分進化控制算法的收斂速度相對較慢，但其最終覆蓋率比較高。
　　基于對兩種算法的優(yōu)劣勢的分析，提出了基于蝙蝠算法的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制算法。詳細闡述了該算法的

3、基本原理和執(zhí)行流程，并將其應用效果與粒子群算法和差分進化算法進行了比較?；隍鹚惴ǖ臒o線傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制算法有效地提高了網(wǎng)絡覆蓋率，在收斂速度方面其明顯優(yōu)于差分進化算法，但比粒子群的收斂速度慢。
　　為了進一步提高收斂速度，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的蝙蝠算法(VF-B)。虛擬力因子是根據(jù)傳感器節(jié)點之間的距離直接引導節(jié)點移動的距離和方向，加速了節(jié)點的均勻分布。從實際

4、仿真結果可以看出，算法的收斂速度有了明顯的提高。
　　傳感器節(jié)點體積小，供電能力有限，一旦能量耗盡，無線傳感器網(wǎng)絡就會出現(xiàn)覆蓋空洞，影響覆蓋效果。在動態(tài)覆蓋問題中，傳感器節(jié)點的能量消耗包含通信消耗和移動消耗，其中移動消耗能量與節(jié)點的移動距離直接相關。
　　考慮到節(jié)點能量耗盡對于網(wǎng)絡覆蓋性能的影響，提出了基于能量受限改進的VF-B算法。算法對節(jié)點的移動距離進行限制，減小了節(jié)點的能量損耗。通過仿真分析，實驗數(shù)據(jù)表明基于能量受限改