大规模无线传感器网络覆盖优化算法.pdf

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1、2014年第33计卷第儿期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)1174)算与DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)11-0117-04测t试v大规模无线传感器网络覆盖优化算法仲元昌，陈锋，李发传，孟普(重庆大学通信工程学院，重庆400030)摘要：为了增强三峡库区水环境监测的大规模无线传感器网络(WSNs)覆盖效果和延长大规模WSNs生存时间，采用混沌人工鱼群算法。首先以最大化网络覆盖率作为优化目标，建立WSNs覆盖模型，将具

2、有遍历性特点的混沌系统引入到人工鱼群算法中，能够有效避免算法长时间位于局部极值附近。仿真结果表明：改进的人工鱼群算法提高了网络的覆盖率，有效减低了网络的成本。关键词：无线传感器网络；覆盖优化；人工鱼群算法；混沌中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)11-0117-04Coverageoptimizationalgorithmot“large-scaleWWSNsSZHONGYuan-chang，CHENFeng，LIFa—chuan，MENGPu(Collegeo

3、fCommunicationsEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400030，China)Abstract：Inordertoenhancecoverageeffectoflarge—scalewirelesssensornetworks(WSNs)forwaterenvironmentmonitoringoftheThreeGorgesreservoirandprolongsurvivaltimeoflarge—scaleWSNs，usingthech

4、aosartificialfishswarmalgorithm(AFSA)．First，usingmaximizenetworkcoverageasoptimizationobjectivesandestablishWSNscoveragemodel，thenapplythechaoticsystemwhichhascharacteristicsofergodicitytOAFSA，thealgorithmcaneffectivelyavoidtobelocatednearthelocalextrem

5、umforalongtime．SimulationresultsshowthattheimprovedAFSAimprovesnetworkcoveragerate，effectivelyreducescostofthenetwork．Keywords：wirelesssensornetworks(WSNs)；coverageoptimization；artificialfishswarmalgorithm(AFSA)；ch日0s0引言了用不完全覆盖方法来取代完全覆盖算法，并提出了一种近年来，无线传感

6、器网络(WSNs)在国防军事、环境监基于节点位置的信息和Voronoi区域划分的分布式覆盖测、智能家居、建筑物结构监控、机场安全检测等众多领域的解决方案。中得到越来越广泛的应用J，其网络覆盖率是WSNs服务本文针对WSNs覆盖问题采用了一种改进的人工鱼群质量的重要衡量标准。算法(ASFA)，并结合了三峡库区水质监测实际应用环境，传统覆盖优化算法一般是基于探测和图论，这些算提出采用大规模WSNs构建三峡库区水环境监测系统的解法存在不足之处，探测算法不能完全保证网络的完全覆盖，决方案J。由于三峡库区面积大

7、、分布广，涉及26个区县只适合较小规模的WSNs，图论的基本思想在监测区域内(其中22个在重庆市辖区内)，有些地方至今还是人迹罕任何一点都可找到一个传感器节点，这与实际情况不符。至之处，构成了长江三峡这个特殊的区域，库区呈现出蜿蜒文献[5]采用蚁群算法，虽然具有局部搜索能力强、较强的树状结构。的鲁棒性和可扩充性，但在求解初期速度较慢，容易出现1WSNs覆盖优化模型停滞，收敛速度也较慢，影响网络优化的实时性。文1．1覆盖模型献[6]采用遗传算法，需要重新确定操作，在最优解附近假设监测区域A为二维平面，且

8、A被数字离散化为收敛较慢，求解过程比较复杂。文献[7]分析了完全覆盖m×n个像素，像素点的坐标为{，Y}。在该区域上投放参策略下的节点数目和不完全覆盖策略中的节点数目，提出数相同的传感器节点，节点数目为Ⅳ，每个节点坐标已知，收稿日期：2014-03—12基金项目：国家自然科学基金资助项目(50875272)；重庆市自然科学基金资助项目(CSTC2008BB2340)118传感器与微系统第33卷且感知半径为r，通信半径均为％，传感器节点集C={c。，人工鱼