[发明专利]一种无线传感器网络节点覆盖优化方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络节点覆盖优化方法，将无线传感器网络节点覆盖问题定义为一个离散化的平面几何问题，并将无线传感器理想化为半径为通信范围的标准圆，进行重叠处理、圆心约束处理，然后通过微分进化算法的进化机制进行优化。为了提高区域覆盖率，那么必然要减少传感器之间的重叠面积，使得传感器的覆盖能力得到不重叠的高效率的利用。本发明中我们对于重叠数过高的传感器我们需要进行重叠处理，在反复实验对比中，得到经验的重叠界限值（如100×100监测区域中散布20-40个无线传感器的重叠界限值n=6时优化效果较佳）。

主权项

1.一种无线传感器网络节点覆盖优化方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在m×n的监测区域A内随机散布NP个传感半径为r的无线传感器；(2)初始化算法的各个参数，包括种群数NP、迭代次数itermax、放大因子F、交叉概率CR，将监测区域离散化为m×n的点阵，通过rand函数随机布点，生成第一代种群，即无线传感器节点的集合C，表示为C={c₁,c₂,…,c_N}；其中，c_i={x_i,y_i,r}为节点i的覆盖模型，(x_i,y_i)为节点i的坐标,r为节点i的感知半径；(3)变异操作；采用最优解加随机向量差分发（DE/best/1）进行微分变异，变异因子为X_i(t+1)=X_best(t)+F(X_i(t)-X_k(t))，其中X_best(t)为当前种群的最优个体，X_j(t)、X_k(t)表示种群中除去当前个体外随机选取的两个互不相同的个体；(4)交叉操作；通过与交叉概率CR的比较更新群体，具体方式为：其中:randl_ij为[0,1]之间的随机小数;CR为交叉概率,CR∈[0,1];rand(i)为[1,n]之间的随机整数；(5)对迭代后的群体值进行范围规定，若超出范围外，则改进至范围内；(6)对新生群体的重叠处理。根据节点间重复的位置，评估每个节点的重叠数O(x,y)；当O(x,y)>n，n为给定常数时，节点将重新随机生成；节点i的重叠数为O(xi,yi)=Σj=1NPf((xi-xj)2+(yi-yj)2-r2),]]>其中f(x)=0;x>01;x≤0,]]>节点i坐标为(x_i,y_i)；(7)选择操作；评估种群的覆盖率R_area(C)，覆盖率较大的种群取代旧种群；Rarea(C)=Σx=1mΣy=1nPcov(x,y,C)m×n;]]>(8)如果满足终止条件，则结束程序，否则回到步骤(3)。