混合WSNs中基于多目标优化的覆盖控制算法.pdf

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1、136传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2016年第35卷第2期DOI：10．13873／J．1000--9787(2016)02-0136-04混合WSNs中基于多目标优化的覆盖控制算法祁育仙，李国勇(太原理工大学信息工程学院，山西太原030024)摘要：针对无线传感器网络(WSNs)随机部署产生的区域覆盖率低、节点利用率差和能量不均衡的问题，引入移动传感器节点，将快速非支配排序遗传算法I(NSGA—II)运用到混合无线传感器网络覆盖控制部署并进行改进，采用分层编码策略，引入删除算子避免早熟，自适应改变交叉、变异概率提高

2、局部搜索能力，获得较优解集后基于决策者信息偏好选择最优目标。仿真实验结果表明：有效解决了WSNs覆盖控制问题，可以在网络覆盖率最大化的同时，节点利用率较大且能耗系数较低，延长网络寿命。关键词：无线传感器网络；覆盖；多目标优化；算子中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2016)02-0136-04CoveragecontrolalgorithmforhybridWSNsbasedonmulti-objectiveoptimizationQIYu—xian，LIGuo—yong(CollegeofInformationEngineering，Taiyu

3、anUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：Aimingatproblemoflowcoveragerate，poorutilizationrateofnodeandenergyimbalancecausedbyrandomdeploymentofwirelesssensornetworks(WSNs)，introducemobilesensornodes，useandmodifyNSGA—IItohybridWSNscoveragecontroldeployment．Usehierarchicalcodingst

4、rategies，introducedeleteoperatortoavoidearly—maturing，adjustcrossoverandmutationprobabilityadaptivelytoimprovelocalsearchability，choosetheoptimaltargetbasedondecisionmakers’informationpreference，afterobtainingoptimalsolutionsets．Simulationexperimentalresultshowthatthisalgorithmisaneffectives

5、olutionforcoveragecontrolproblem，havinghighernodesusageandlowerenergyconsumptioncoefficient，prolongnetworklifetime，whilemaximizingnetworkcoveragerateandextendnetworklifetime．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；coverage；multi—objectiveoptimization；operator0引言覆盖率、最大化节点休眠率和最小化网络工作能耗的传感无线传感器网络

6、(wirelesssensornetworks，WSNs)是一器网络寿命多目标优化模型，提出基于非支配排序遗传算种全新的信息获取和处理的方式，广泛应用于军事、环境保法(nondominatedso~inggeneticalgorithm1I，NSGA—II)的护、农业和医疗等其他领域。在条件恶劣的情况下，由飞行网络覆盖解决方案，可以获得更有效的网络覆盖率和更少器随机部署网络节点，会产生高密度节点和覆盖空洞，影响的网络能量消耗，但是其WSNs中需随机布设大量的静态网络服务质量，又由于WSNs中每个节点电池能量有限、难节点，成本相嘘增加。以补充，因此，在覆盖率最大化的同时延长网络生

7、命周期是本文采用固定常点和移动节点相结合的方式组成混合WSNs面临的重要难题。文献[1]将免疫优化引入粒子群WSNs，利用少量移动节点的移动性满足覆盖质量，将NS—算法，维持了种群多样性，但是没有考虑能耗均衡对网络性GA_Ⅱ进行改进用于混合WSNs覆盖优化。能的影响。文献[2]综合考虑了网络覆盖率、节点利用率1WSNs覆盖问题描述和能耗均衡对网络性能的影响，利用混沌运动的遍历性提1．1问题建模高了算法的全局搜索能力，但是其目标函数采用加权算法，个移动传感器节点和Ⅳ个固定传感器节点构成节点集S