无线传感器网络的虚拟力蛙跳优化布局策略.pdf

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1、2014年第33卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)49无线传感器网络的虚拟力蛙跳优化布局策略徐跃州,张欣(贵州大学电子与信息学院,贵州贵阳550025)摘要:无线传感器网络(WSNs)的优化部署能够提高网络的生存时间、增强系统的可靠性。主要针对传感器网络节点的覆盖问题,提出一种新型的虚拟力蛙跳策略,利用虚拟力算法中的引、斥力因子对蛙跳算法中群体和模因组的最优解进行优化,使蛙跳算法能够迅速跳出局部极值,进行全局搜索。分析和仿真同时表明:该策略能够快速优化传感器网络布局,具有良好的收敛性,更好的网络覆盖率,更加接近于理论覆盖值。关

2、键词:虚拟力蛙跳策略;虚拟力;蛙跳算法;覆盖率中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1000-9787(2014)06-0049--03OptimizeddeploymentstrategyofWSNsbasedonvirtualforceleapfrogXUYue—zhou,ZHANGXin(SchoolofElectronicsandInformation,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China)Abstract:Optimizeddeploymentofwirelesssensornetworks(WSNs)canimprovelifeti

3、meofnetwork,andenhancereliabilityofsystem.Aimingatproblemofcoverageofsensornodes,proposeanewtypeofvirtualforceleap~ogstrategy,usingfactorsofattractionandrepulsionofvirtualforcealgorithm,tooptimizetheoptimalsolutionofgroupsandmemesgroupinleap~ogalgorithm,andmakeleap~ogalgorithmquicklyjumpoutoflocal

4、minima,andthensearchglobally.Analysisandsimulationresultsbothdemonstratethatthisstrategycanoptimizedeploymentofsensornetworkrapidly,hasgoodconvergenceandcoveragerate,whichismoreclosetothetheoreticalvalue.Keywords:virtualforceleap~ogstrategy;virtualforce;leap~ogalgorithm;coveragerate0引言算法是通过建立节点和监测

5、区域的物理模型,构造其之间无线传感器网络(WSNs)是由部署在监测区域内大量的引力和斥力来优化网络布局,提出一种虚拟力蛙跳算法的廉价微型传感器节点,通过无线通信方式形成的一个多布局策略。该策略采用虚拟力指引蛙跳算法中各个子群中跳自组织网络,广泛的应用于环境监测、目标追踪等领最优解的结构布局,及时跳出局部解,加快算法收敛性,并域。优化无线传感器网络的节点布局提升网络覆盖率、避免了虚拟力算法导致的移动节点优化约束J。分析和降低网络能耗、增强系统可靠性是当前传感器网各l生能优化仿真同时表明:虚拟力蛙跳算法具有更强的全局搜索能力的关键问题之一。近年来,混合蛙跳算法(SFLA)得到广泛和更快的全局收

6、敛性。关注,该算法结合了模因演算法(MA)和粒子群优化(PSO)1传感器网络覆盖模型算法的优点,具有高效的计算能力和优良的全局搜索能力。假定在一个二维监测区域,区域被离散化为m×n个文献[2]提出了一种改进蛙跳算法运用在无线传感器网络像素,像素点表示为(m,n),在区域内投入Ⅳ个参数相同的的节点布局方法;文献[3]提出一种遗传蛙跳混合算法。但传感器节点,节点感知半径为r,通信半径为2r。传感器节是,由于蛙跳算法本身所具有的“早熟性”,在求解多维空间点集表示为C=(c,C。,c。,⋯,c),c=(,Y),节点与像素解集时容易陷入局部搜索,难以算出全局最优解。点距离d=~/(一m)+(Y-n)

7、。,则像素点(m,n)被针对上述问题,本文结合虚拟力(virtualforce)算法,该节点c检测到的概率为收稿日期:2014-04-03基金项目:国家自然科学基金资助项目(11204046);贵州省科技厅工业攻关项目(黔科合GY字[2010]3056);贵州大学研究生创新基金资助项目(研理工2014007)50传感器与微系统第33卷径R关系式可见文献[9],节点位置移动的关系式可见文;献[4]。被节点集联合检测到的概率

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