基于小生境粒子群算法的機艙WSN目標覆蓋研究.pdf

1、無線傳感器網絡是由具備感知、數(shù)據處理、存儲和數(shù)據傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點自組織而形成的無線網絡。覆蓋問題是無線傳感器網絡的重要問題之一，它是反映無線傳感器網絡服務質量的一項重要性能指標。由于傳感器節(jié)點能量受限，選出一個最小活動節(jié)點集合，完成特定目標的覆蓋，其它節(jié)點處于休眠狀態(tài)，通過改變節(jié)點活動/休眠方式，達到節(jié)省能量，提高網絡壽命的目的，是目標覆蓋問題的一個重要研究內容。此外，傳感器網絡與應用密切相關，目前針對船舶機艙無線傳感器網絡目標覆蓋問題

2、研究缺乏深度的理論分析和具體應用。因此，本文針對機艙無線傳感器網絡目標覆蓋問題展開研究，具體內容如下:
　　機艙無線傳感器節(jié)點大多數(shù)由電池供電，不僅能量有限，通常不方便更換電池。因此，解決有限能量覆蓋是機艙無線傳感器網絡一個重要研究內容。為了合理調動傳感器節(jié)點活動節(jié)省節(jié)點有限能量，提高目標覆蓋能力，在小生境粒子群算法中引入環(huán)型拓撲結構，提出了基于小生境粒子群算法的有限能量機艙無線傳感器網絡目標覆蓋方法。改進算法可有效控制粒子間信息

3、傳遞速度，避免過早陷入局部最優(yōu)解，通過環(huán)型拓撲結構的引入，從而使粒子群自發(fā)形成小生境，無需設置小生境參數(shù)。理論分析和實驗結果表明改進的算法有效延長了無線傳感器網絡的生命周期。
　　船舶機艙無線傳感器網絡目標覆蓋是一個重要研究內容，將網絡目標覆蓋生命周期最大化問題轉化為求解不相交集個數(shù)問題。提出一種引入本地搜索策略小生境粒子群算法的不相交集個數(shù)的求解方法。本地搜索策略的引入，使得算法在求解不相交集個數(shù)的過程中，局部搜索能力得到提高，

4、獲得全局最優(yōu)解和局部最優(yōu)解的概率得到增大。仿真算例分析表明，該方法能求解更多不相交集合數(shù)量，最大化網絡的生命周期。
　　分析了機艙無線傳感網絡目標覆蓋問題和節(jié)點調度機制。通過將節(jié)點劃分為相交的目標覆蓋集合，建立一個關于目標覆蓋問題的最大化網絡生命周期模型，將機艙無線傳感器網絡相交集目標覆蓋問題歸結為求解不相交集合數(shù)量問題。提出了基于混沌跳躍環(huán)型拓撲小生境粒子群算法的目標覆蓋方法，求解不相交結合數(shù)量?；煦缣S的引入，提高了粒子群優(yōu)化

5、算法擺脫局部極值點的能力和算法的求解精度。仿真算例和實驗結果證明了使用該方法能夠合理配置節(jié)點，劃分出更多的相交集合覆蓋目標，網絡運行時間得以延長。
　　設計了機艙無線傳感器網絡拓撲結構，給出了機艙無線傳感器網絡硬件設計，并進行了組網實驗研究。通過ZigBee無線傳感器網絡采集到機艙溫度信息，網絡系統(tǒng)基本達到設計目標。實驗結果表明，應用改進粒子群算法對機艙無線傳感器網絡進行目標覆蓋分析求解，可以優(yōu)化網絡的運行結構及工作方式，有效的節(jié)