基于進化算法的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋關鍵技術研究.pdf

《基于進化算法的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋關鍵技術研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。

1、Ｗａ＾＾Ｍ酣曰：裳于進化算法的大規(guī)模無線＿傳咸器網(wǎng)絡覆蓋關鍵技術研究＿＿■■’■＇‘■■．學號１０８２２６：：周杰■姓名：．．專，業(yè)：由子科學與技術．導師：劉元安由子工稻學院？＇學院：：２０１５年４月１６日Ｈｉｔｏ漏麵議密級：保密期限；Ａ《種ｔ義聲博±學位論文Ｗ題目：基于進化算法的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋關鍵技術研究學號：１０８２２６姓名：周杰專業(yè)：電子科學與技術導師：為Ｊ元

2、安學院：由子工程學院２０１５年４月１６日獨創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明本人聲明所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研巧成果。盡我所知，除了文中特別加Ｗ標注和致謝中所羅列的內(nèi)容Ｗ外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研巧成果，也不包含為獲得北京郵電大學或其他一教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。一申請學位論文與資料若有不實之處，本人承擔切相關責任。戶奪：巧未：６巧Ｍ曰

3、本人簽名日期關于論文使用授極的說明學位論文作者完全了解北京郵電大學有關保留和使用學位論文的規(guī)定：，目Ｐ研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權單位屬北京郵電大學。學校有權保留并向國家有關部口或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤，允許學位論文被查閱和借閱；學?？晒紝W位論文的全部或部分內(nèi)容，可允許采用影印、縮印或其它復制手段保存、匯編學位論文。（保密的學位論文在解密后遵守此規(guī)定）：。保密論文注釋本學位論文屬于保密在＿年解密后適用本授權書非保密論＿文注釋：本學位論文不屬于保密范圍，

4、適用本授權書。？本人篇名杰日期方化／：：今《巧ｆｇ：：導師簽名日期—基于進化算法的大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋關鍵技術硏究摘要隨著嵌入式計算機技術和無線通信技術的飛速發(fā)展，大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡開始在全球范圍內(nèi)普及。無線傳感器網(wǎng)絡的覆蓋能力直接關系到網(wǎng)絡對監(jiān)測區(qū)域的感知能力。由于無線傳感器網(wǎng)絡的布置形式多樣，包括飛機撒布和人工布置等方式，無線傳感器網(wǎng)絡的覆蓋方式靈活多樣。不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡覆蓋，大多數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋問題既要夾注巧何通過完善網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點的地理位

5、置分布完成監(jiān)測任務，又要關注如何分布才能使所有節(jié)點間距離不大于通信距離，。便順利組網(wǎng)，同時還要關注能耗和壽命問題良好的覆蓋控制不僅能更好地完成感知任務，完成對區(qū)域或目標的監(jiān)測，還能降低能耗，有效延長網(wǎng)絡壽命。在大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡中，大量傳感器節(jié)點組網(wǎng)，感知節(jié)點首先要完成對目標區(qū)域的覆蓋才能進行后續(xù)的感知工作。如果未完成對目標和感知區(qū)域的覆蓋，無線傳感器網(wǎng)絡就無法完成對待監(jiān)測目標的。物理量監(jiān)測，網(wǎng)絡就會喪失可用性同樣，如果在覆蓋目標的過程中沒有合適的拓撲控制和節(jié)點輪

6、值，，網(wǎng)絡的能量就會很快耗盡網(wǎng)絡的生存性就會受到威脅。因此在覆蓋控制中，針對監(jiān)測任務制定合適的目標或區(qū)域監(jiān)測方案、拓撲控制方案與節(jié)點輪值順序?qū)o線ｆ感器網(wǎng)絡性能至關重要。論文先分析了無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋的特點ｒ然后采用進化算法解決了大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋中的幾個關鍵問題。論文的主要創(chuàng)新點如下：一（１）提出了種基于量子蟻群進化算法的自組織無線傳感器網(wǎng)絡目標覆蓋方法，建立了相應的系統(tǒng)模型。該方法將量子態(tài)矢量引入蟻群算法的編碼，運用量子旋轉(zhuǎn)口實現(xiàn)蟻群搜索路線的動態(tài)調(diào)整。通

7、過利用多只媽蟻進行并行量子化搜索，擴大了搜索范圍，實現(xiàn)了量子進化的并行化。在自組織無線傳感器網(wǎng)絡環(huán)境下，將本文方法與基于遺傳算法的目標覆蓋方法、基于模擬退火的目標覆蓋方法進行了仿真比較。仿真結(jié)果表明，在不同半徑和感知節(jié)點數(shù)條件下，本文方法的目標覆蓋率相比遺傳算法和模擬退火算法分別提高了１０個百分點和２０個６．０％百分點左右，成功檢出的目標數(shù)相比遺傳算法高出９到．０９％．６７％５４．２７％巧，相比模擬退火算法高出３２到，濕著提升了監(jiān)測效果。２一（）提出了種新的量子

8、免疫克隆進化算法來解決全覆蓋條件下的節(jié)點輪值問題。該方法將問題和其解決方案分別映射為量子比特形式的抗原和抗體，提高了編碼效率。通過引入量子旋轉(zhuǎn)口對抗體進行變異操作，加快了算法的收斂速度。在無線傳感器網(wǎng)絡環(huán)境下，將本文方法與基于模擬退火算法的方法、基于遺傳算法的方法行了仿真比較。仿真結(jié)果表明，在不同的傳感器節(jié)點數(shù)和被監(jiān)測目標數(shù)下，相比其他兩種算法，本文提出的基于量子免疫克隆進化算法的無線傳感器網(wǎng)絡能量高效目標覆蓋方法在有限的監(jiān)測