基于人工免疫算法的传感器节点布置策略-论文.pdf

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1、基于人工免疫算法的传感器节点布置策略王娇(西安工业大学电子信息工程学院西安710021)摘要：针对无线传感器网络节点的应用环境特殊性，以及传统随机投放所造成的高成本，覆盖率低的问题，提出了采用免疫遗传算法对节点分布进行优化的覆盖策略，目的是在实际应用中满足网络正常运行，功能实现的条件下，尽可能以最少的节点数量达到最大的覆盖率，达到节约成本的目的，给出了算法的具体步骤。仿真结果表明：要实现97的覆盖率，免疫遗传分布策略只需要相对较少的节点数目，相比传统的随机投放策有明显的优势。关键词：无线传感器网络；分布优化；免疫遗传算法中图分类号：TP2文献标识码：A国家标准学科分类代码：393．03La

2、youtstrategybasedonartificialimmunealgorithmsensornodesWangJiao(ElectronicAndInformationEngineering，XianUniversityofTechnology，Xian710021，China)Abstract：particularityapplicationenvironmentandnetworkconnectivityinwirelesssensornetworknode，proposedtheuseofimmunegeneticalgorithmtooptimizethedistribut

3、ionofnodescoveringstrategy，designedtomeetthenetworkuptimeinpracticalapplication，functionundertheconditionsofimplementation，makepossiblewithan~nimumnumberofnodesreachesthemaximumcoverage．Finally，theexperimentalanalysistoverifythevalidityandfeasibilityofthealgorithn~Keywords：wirelesssensornetworks；d

4、istributionoptimization；immunegeneticalgorithm(f—l，2，⋯，A)。假设要将参数相同、数目为N的传感器节点1引言投放于布置区域s，每个节点的有效监测半径均为r，每个传感无线传感器网络是以特定的方式将传感器节点布置于器所在位置的坐标为(，y)，(—l，2，⋯，N)。待检测区域，以实现网络的检测功能。被广泛应用于自然本文定义目标函数l厂为：环境测试、工业检测、军事医疗等各种领域。无线传感器网络的节点分布策略对于整个网络的拓扑维护、路由选择∑((，)／一旦(1)和连通性，以及整个网络的生存时间有着很大的影响，传感器网络的节点布置策略通常是采用随机投

5、放的方法，这种即被覆盖的离散点总数与离散点数目A之比方式成本较高，且不能保证网路的连通性。因此，无线传感式中：c(x，，，)为离散点(z，)被覆盖率，若点(z，)到器节点布置策略是一个很重要的研究方面。]。免疫遗传传感器节点之间的距离小于节点的检测半径r，!llIj该点被覆算法是将生物抗原对抗体的免疫机制与基本遗传算法相结盖，覆盖率为1，否则为0。定义c(x，，，)为：合，改善了传统遗传算法的优化性能。将免疫遗传算法应c(五，。y)一／，，一+，一，’≤r(2)一用于传感器网络节点的优化布置中，在传统的算法中加入{o，其’了新的构思，设计出一种可行的、有效的、适合网络节点非基于上述分析可知

6、，传感器网络的节点布置优化问题均匀布置的无线传感器网络节点分布策略。就是求目标函数_厂的最大值。求得／’的最小值时的优化策略就是本次问题的解，即是用数目为N的节点投放于监测2节点分布问题的数学模型和方法区域A中，达到了最大的覆盖率。2．1数学描述2．2免疫遗传算法介绍假定待检测区域为二维平面S，首先将该区域离散化为人T免疫算法简称AIS算法，该算法的维持机制是模A个面积为1的小方格，每个小方格代表一个离散点(五，y，)，拟生物免疫系统对抗原刺激的识别多样性，在AIS算法收稿日期：2014-09·97·第38卷电子测量技术中，通常将需要求解的问题作为抗原递呈，将抗体描述为种当n大于阈值时，只

7、保留一个抗体。群中的个体即问题的一组可行解]。与此同时，抗体与抗步骤3：记忆抗体群更新。用高适配值的抗体取代原原之间的亲和力或识别度，表达为抗体对抗原的匹配程度，有抗体群中因相似度高而被去除的抗体，并保持抗体群的其大小对应于每个个体的适配值，即待求解的目标函数值。数量不变。免疫遗传算法是在传统遗传算法中引用了记忆抗体群步骤4：受体编辑。随机生成5个全新的抗体，替换抗体与克隆扩增，其原理是通过模拟细胞高频变异，选择对抗原群