无线传感器网络连通覆盖控制的知识引导进化优化策略

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxiang0122
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覆盖控制优化对于无线传感器网络的使用具有重要的意义:(1)可以降低网络冗余度,减少感知数据的冗余性,提高通信效率;(2)降低网络通信能耗,延长网络有效工作时间。如何在网络资源受限的情况下,合理的调度节点状态和路由选择,提高网络的覆盖性能、减少网络通信能耗,是覆盖控制策略研究的核心问题。本论文从工作节点集的选取算法及失效网络修复算法两个方面进行研究。其中,工作节点集的选取算法研究包括:冗余节点识别算法、连通覆盖集的构建算法。论文主要内容包括以下3个方面:(1)为提高冗余节点识别算法的效率和识别的准确度,提出了基于覆盖模板的冗余节点识别算法。覆盖模板根据网格与节点的相对位置关系得到,用以判断网格的覆盖情况。基于覆盖模板的冗余节点识别算法,降低了计算复杂度,并且可有效识别边界附近的冗余节点。为了进一步分析节点冗余情况,提出节点冗余度的概念。用[0,1]之间的数来表示传感器节点自身冗余程度。(2)综合考虑网络通信能耗与连通覆盖性能,建立了最小能耗连通覆盖优化模型。基于此,提出一种基于知识引导的能耗最小连通覆盖节点集构建的进化优化策略。基于节点位置及其距离Sink节点的远近,定义了节点重要度这一知识。该知识用以指导个体编码及变异操作。实验表明,知识可以有效指导进化方向,加快算法收敛速度。(3)提出了基于失效节点预处理的节点调度策略。为了在修复网络时,减小备选节点的搜索范围,提出了工作节点重要性程度的概念;并基于此,构建了备选节点集;进而提出基于备选节点集的节点调度策略。即当工作节点集中的某一节点失效时,从该节点备选节点集中选择可以修复网络的节点,用以修复网络的连通与覆盖性能。本文的研究成果丰富了无线传感器网络覆盖优化理论,为无线传感器网络的应用提供了理论依据。
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