基于免疫算法的无线传感器网络节点定位算法研究

发布时间：2017-08-04 15:00

  本文关键词：基于免疫算法的无线传感器网络节点定位算法研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 免疫算法 节点定位 遗传算法

【摘要】：无线传感器网络是一种新型的信息获取和信息处理技术,在日常生活中应用广泛。无线传感器网络的应用很多都需要节点的位置信息,因此解决无线传感器网络的节点定位问题至关重要。在众多定位算法中,用遗传算法进行节点定位是智能定位中比较典型的定位方法。然而,用标准遗传算法进行节点定位会因遗传操作的随机性出现概率性的退化现象,使得搜索得到的解不是全局最优解。本文针对遗传算法存在的不足,将免疫算法应用到节点定位中,并对其进行改进,优化改进了疫苗接种和变异概率,所做的具体工作如下：第一,本文用免疫算法解决节点定位问题,通过引入免疫算子,对抗体群进行提取疫苗、疫苗接种、免疫检测以及退火选择操作,减少了抗体群退化的可能,并详细描述了算法的原理和具体实现。第二,本文对疫苗接种方法进行改进,将抗体浓度和期望繁殖率的概念引入到免疫算子中,通过提取抗体记忆库中保存的优良基因,提出了基于记忆库优秀基因片段提取的疫苗接种方法,该方法可以避免在后续交叉和变异操作中丢失这些优良基因；针对免疫算法后期收敛效果不明显问题,改用变化的变异概率,后期逐渐增大变异的可能性,提高算法的整体性能；将两种改进方法相结合,本文提出了基于改进免疫算法的无线传感器网络节点定位算法。第三,本文给出了改进免疫算法在四种典型拓扑结构的传感器网络上的实验结果,然后将两种改进方法分别与标准免疫算法进行实验对比,通过实验得出改进效果；与标准遗传算法和标准免疫算法在不同锚节点比例、不同通信半径以及不同节点个数的条件下进行对比。实验结果表明,改进免疫算法不仅避免了退化问题,而且有效提高了免疫算法收敛速度,提高了节点定位的精度。
【关键词】：无线传感器网络 免疫算法 节点定位 遗传算法
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 无线传感器网络简介11-14
• 1.2.1 WSN拓扑结构及整体架构11-12
• 1.2.2 WSN的特点12
• 1.2.3 WSN的应用12-14
• 1.3 国内外研究现状14-15
• 1.4 研究内容以及主要工作15-16
• 1.5 论文组织结构16-17
• 第二章 无线传感器网络定位概述17-28
• 2.1 WSN节点定位机制17-23
• 2.1.1 无线传感网络节点定位基本概念17-18
• 2.1.2 无线传感器网络测距方法18-20
• 2.1.3 节点位置的估算方法20-23
• 2.2 节点定位算法分类23-24
• 2.2.1 基于测距的定位算法与无需测距的定位算法23
• 2.2.2 单跳与多跳23
• 2.2.3 集中式与分布式23-24
• 2.3 定位算法的性能评估指标24-25
• 2.4 典型的WSN定位算法25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 基于改进免疫算法的WSN节点定位28-48
• 3.1 免疫算法概述28-29
• 3.2 基于标准免疫算法的节点定位29-31
• 3.2.1 免疫算子原理29-30
• 3.2.2 基于免疫算法的WSN节点定位流程30-31
• 3.2.3 基于免疫算法的节点定位算法伪代码31
• 3.3 基于改进免疫算法的WSN节点定位31-47
• 3.3.1 免疫疫苗接种32-38
• 3.3.2 自适应变异概率38-41
• 3.3.3 基于改进免疫算法的WSN节点定位算法原理及流程41-45
• 3.3.4 基于改进免疫算法的WSN定位系统实现45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 实验及结果分析48-58
• 4.1 实验环境48-51
• 4.2 实验结果与分析51-57
• 4.2.1 实验结果51-52
• 4.2.2 实验结果分析52-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 总结与展望58-60
• 5.1 论文总结58
• 5.2 研究展望58-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目65-66
• 致谢66

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本文编号：620163