基于进化算法的大规模无线传感器网络覆盖关键技术研究.pdf

《基于进化算法的大规模无线传感器网络覆盖关键技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、Ｗａ＾＾Ｍ酣曰：裳于进化算法的大规模无线＿传咸器网络覆盖关键技术研究＿＿■■’■＇‘■■．学号１０８２２６：：周杰■姓名：．．专，业：由子科学与技术．导师：刘元安由子工稻学院？＇学院：：２０１５年４月１６日Ｈｉｔｏ漏麵議密级：保密期限；Ａ《种ｔ义聲博±学位论文Ｗ题目：基于进化算法的大规模无线传感器网络覆盖关键技术研究学号：１０８２２６姓名：周杰专业：电子科学与技术导师：为Ｊ元

2、安学院：由子工程学院２０１５年４月１６日独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容Ｗ外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他一教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。户夺：巧未：６巧Ｍ曰

3、本人签名日期关于论文使用授极的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定：，目Ｐ研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可公布学位论文的全部或部分内容，可允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后遵守此规定）：。保密论文注释本学位论文属于保密在＿年解密后适用本授权书非保密论＿文注释：本学位论文不属于保密范围，

4、适用本授权书。？本人篇名杰日期方化／：：今《巧ｆｇ：：导师签名日期—基于进化算法的大规模无线传感器网络覆盖关键技术硏究摘要随着嵌入式计算机技术和无线通信技术的飞速发展，大规模无线传感器网络开始在全球范围内普及。无线传感器网络的覆盖能力直接关系到网络对监测区域的感知能力。由于无线传感器网络的布置形式多样，包括飞机撒布和人工布置等方式，无线传感器网络的覆盖方式灵活多样。不同于传统的网络覆盖，大多数无线传感器网络覆盖问题既要夹注巧何通过完善网络中传感器节点的地理位

5、置分布完成监测任务，又要关注如何分布才能使所有节点间距离不大于通信距离，。便顺利组网，同时还要关注能耗和寿命问题良好的覆盖控制不仅能更好地完成感知任务，完成对区域或目标的监测，还能降低能耗，有效延长网络寿命。在大规模无线传感器网络中，大量传感器节点组网，感知节点首先要完成对目标区域的覆盖才能进行后续的感知工作。如果未完成对目标和感知区域的覆盖，无线传感器网络就无法完成对待监测目标的。物理量监测，网络就会丧失可用性同样，如果在覆盖目标的过程中没有合适的拓扑控制和节点轮

6、值，，网络的能量就会很快耗尽网络的生存性就会受到威胁。因此在覆盖控制中，针对监测任务制定合适的目标或区域监测方案、拓扑控制方案与节点轮值顺序对无线ｆ感器网络性能至关重要。论文先分析了无线传感器网络覆盖的特点ｒ然后采用进化算法解决了大规模无线传感器网络覆盖中的几个关键问题。论文的主要创新点如下：一（１）提出了种基于量子蚁群进化算法的自组织无线传感器网络目标覆盖方法，建立了相应的系统模型。该方法将量子态矢量引入蚁群算法的编码，运用量子旋转口实现蚁群搜索路线的动态调整。通

7、过利用多只妈蚁进行并行量子化搜索，扩大了搜索范围，实现了量子进化的并行化。在自组织无线传感器网络环境下，将本文方法与基于遗传算法的目标覆盖方法、基于模拟退火的目标覆盖方法进行了仿真比较。仿真结果表明，在不同半径和感知节点数条件下，本文方法的目标覆盖率相比遗传算法和模拟退火算法分别提高了１０个百分点和２０个６．０％百分点左右，成功检出的目标数相比遗传算法高出９到．０９％．６７％５４．２７％巧，相比模拟退火算法高出３２到，湿著提升了监测效果。２一（）提出了种新的量子

8、免疫克隆进化算法来解决全覆盖条件下的节点轮值问题。该方法将问题和其解决方案分别映射为量子比特形式的抗原和抗体，提高了编码效率。通过引入量子旋转口对抗体进行变异操作，加快了算法的收敛速度。在无线传感器网络环境下，将本文方法与基于模拟退火算法的方法、基于遗传算法的方法行了仿真比较。仿真结果表明，在不同的传感器节点数和被监测目标数下，相比其他两种算法，本文提出的基于量子免疫克隆进化算法的无线传感器网络能量高效目标覆盖方法在有限的监测