基于群體智能的uwsn覆蓋控制算法研究

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1、碩士學(xué)位論文題目:基于群體智能的UWSN覆蓋控制算法研究研究生馮洋專業(yè)控制理論與控制工程指導(dǎo)教師蔣鵬教授完成日期????2016年3月杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于群體智能的UWSN覆蓋控制算法研究研究生：馮洋指導(dǎo)教師：蔣鵬教授2016年3月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterResearchonCoverageandControlAlgorithmbasedonswarmintelligenceforUWSNCandidate:FengYangSupervisor:Prof.JiangPen

2、gMarch,2016抗州電子科技大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明；所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研巧工作所取得的成果。除文中邑經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研巧做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體Ｊｌ，均己在文中Ｌ：明確方式標(biāo)明。一申請學(xué)位論文與資料若有不實之處。，本人承擔(dān)切相關(guān)責(zé)任論文作者簽名；日船月，日抑作］；）專斗＾學(xué)位論文使用授權(quán)說明本人完全了解杭州電子科技大學(xué)關(guān)于保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定；，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬杭州電子科

3、技大學(xué)。本人保證畢業(yè)離校后，發(fā)表論文或使用論文工作成果時署名單位仍然為杭州電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱和借閱論文；學(xué)?？桑坠颊撐模崳姷娜炕虿糠謨?nèi)容，可允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文，（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）’論文作者簽名：曰期；年月＇曰著ｙ＾ＪＴ斗指導(dǎo)教師簽名：曰期：年月這曰３杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在水環(huán)境中的各個應(yīng)用領(lǐng)域，水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Underwater?Wireless?Sensor?Network，UWSN）漸漸受到關(guān)注，它是由大量水下節(jié)點組成的水下監(jiān)測系統(tǒng)。水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究涉及到眾多方面

4、，主要有：定位跟蹤、路由協(xié)議、電池管理與節(jié)點部署等。其中，覆蓋控制是UWSN研究的一項基礎(chǔ)性工作，優(yōu)良的覆蓋控制算法能夠保證UWSN的服務(wù)質(zhì)量，同時為后期其他研究做了強(qiáng)有力的支撐。那么，設(shè)計一種高效的覆蓋控制算法具有現(xiàn)實必要性。UWSN覆蓋控制方法按照關(guān)注階段的不同，分為初期如何部署節(jié)點與后期設(shè)計維持網(wǎng)絡(luò)覆蓋的協(xié)議。而基于群體智能優(yōu)化類覆蓋控制算法具有簡單有效的特性，又考慮到水下環(huán)境中存在障礙物的情況，根據(jù)現(xiàn)有的算法研究，從實現(xiàn)單一目標(biāo)優(yōu)化到多目標(biāo)優(yōu)化，提出了下面三種部署算法：第一，結(jié)合水下環(huán)境存在障礙物的特點，提出一種基于狼群搜索的UWSN重部署算法，根據(jù)狼群搜索的核心思想來指導(dǎo)節(jié)點的移動

5、，主要有主動覆蓋、被動覆蓋和躲避障礙物三個移動過程。該算法中，每個節(jié)點用最小的移動代價來實現(xiàn)目標(biāo)覆蓋。最后表明，該算法擁有較高的覆蓋能力，同時具有避障功效。第二，針對UWSN規(guī)模大、環(huán)境惡劣的特點，提出一種果蠅啟發(fā)的水下傳感網(wǎng)部署算法。該算法將果蠅優(yōu)化思想加以改進(jìn)，同時引入障礙物局部感知移動模型和歐瓊鳥拓?fù)渥饔脵C(jī)制。因此，在障礙物影響的情況下，能夠優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋率、連通率和網(wǎng)絡(luò)能耗，是一種水下傳感網(wǎng)節(jié)點部署的多目標(biāo)優(yōu)化算法。第三，針對部署后期過程，怎樣維持網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題，設(shè)計了一種基于磷蝦群優(yōu)化的UWSN動態(tài)分層雙簇頭路由算法。該算法采用了非均勻分簇的方法，并引入動態(tài)分層機(jī)制，同時使用磷蝦群優(yōu)

6、化的選取原則產(chǎn)生最優(yōu)主簇頭與副簇頭，三種改進(jìn)方法協(xié)同作用來解決節(jié)點過早死的情況，有助于均衡能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。綜上，以上設(shè)計的三種UWSN覆蓋控制算法是在考慮水下障礙物背景下展開的，具有現(xiàn)實意義；且利用智能優(yōu)化算法的簡單有效性，解決UWSN部署規(guī)模大易導(dǎo)致節(jié)點失效的問題。算法1優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)覆蓋率這一目標(biāo)，且躲避障礙物；算法2是在前者基礎(chǔ)上，優(yōu)化了覆蓋率、連通率和能耗三個目標(biāo)，也能躲避障礙物；算法3則是在前兩者基礎(chǔ)上，維持整個網(wǎng)絡(luò)后期的生存時間，減少簇頭能耗。關(guān)鍵字：覆蓋控制，障礙物，果蠅優(yōu)化，狼群搜索，磷蝦優(yōu)化I?杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTUnderwater?Wirel

7、ess?Sensor?Network?(UWSN)?has?been?widely?used?in?environmental?monitoring,?military?security?and?other?fields,?which?is?composed?of?a?large?number?of?underwater?nodes?as?an?underwater?monitoring?system.?Al