基于微分进化算法的井下无线传感器网络布局优化

发布时间：2017-11-13 17:36

  本文关键词：基于微分进化算法的井下无线传感器网络布局优化

  更多相关文章： 井下WSN 微分进化算法 布局优化 Zig Bee 井下网络能耗

【摘要】：由于井下环境复杂,通常采用无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)实现井下通信和人员定位,其中网络覆盖率和网络寿命是传感器节点布局优化问题研究的难点和热点。本文采用智能优化算法实现传感器节点的布局,以提高网络覆盖率和网络寿命的最优化。首先,本文采用微分进化算法对无线传感器网络覆盖模型进行智能优化,同时为了提高网络覆盖率,对微分进化算法提出了改进。然后根据井下环境特点,采用Zig Bee传感器技术作为研究对象,利用微分进化算法对井下Zig Bee锚节点进行布局优化,以实现网络寿命延长的目的。本文的主要研究内容如下:首先,对微分进化算法的基本原理、数学模型、算法参数和算法的实现流程进行了详细阐述,针对微分进化算法容易出现的问题进行了改进。其次简介了人工鱼群算法的相关理念。基于两种优化算法对几种基准函数进行了优化测试,并分析了两种算法的优劣特性,为下一步微分进化算法的改进和借鉴做出了铺垫。其次,对通用的无线传感器网络的覆盖模型和数学模型进行了介绍,分别基于微分进化算法和基于更新后的变异操作以及参考人工鱼群拥挤因子而改进后的微分进化算法,即人工鱼群改进微分算法(Artificial Fish Modified Differential Evolution,AFMDE)对无线传感器网络布局进行了优化。最后,基于微分进化算法对井下无线传感器网络Zig Bee锚节点进行布局优化。首先对井下Zig Bee网络节点的系统结构模型和能量模型进行了阐述。提出了用最小二乘法优化的交叉线性井下锚节点布局方法,并将该方法与普通交叉线性锚节点平均布局方法进行仿真比较,验证得知其有更好的节能性。最后,将AFMDE算法应用到Zig Bee锚节点的布局,实验结果对比可知,该算法能够有效延长网络寿命。综上,基于人工鱼群改进的微分进化算法在提高Zig Bee无线网络布局覆盖率和延长网络生命周期方面有更好的优化性能。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18;TP212.9;TN929.5

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宋艳玉;彭诗朦;;智能家居无线通讯网络的适用性研究[J];科技视界;2016年03期

2 汪慎文;丁立新;张文生;郭肇禄;谢承旺;;差分进化算法研究进展[J];武汉大学学报(理学版);2014年04期

3 段婷;;无线技术引领智能家居新思路[J];中国公共安全;2013年18期

4 吴磊;侯忠伟;许登元;刘晟;;无线传感器网络中基于锚节点功率调节的加权质心定位算法[J];微电子学与计算机;2012年10期

5 苟向松;牛延莉;樊龙;崔容宇;曾超;张化;;ZigBee技术研究概述[J];无线互联科技;2011年02期

6 周红波;邢昌风;耿伯英;张建强;;无线传感器网络分布式多目标跟踪算法研究[J];传感技术学报;2011年02期

7 鲁琪;;浅谈ZigBee技术在军事中的应用[J];科技信息;2009年26期

8 林元乖;;ZigBee无线传感器网络及应用[J];科技信息;2009年25期

9 章坚武;张璐;应瑛;高锋;;基于ZigBee的RSSI测距研究[J];传感技术学报;2009年02期

10 张治斌;徐小玲;阎连龙;;基于Zigbee井下无线传感器网络的定位方法[J];煤炭学报;2009年01期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 武志峰;差异演化算法及其应用研究[D];北京交通大学;2009年

2 赵光权;基于贪婪策略的微分进化算法及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 蒋杰;无线传感器网络覆盖控制研究[D];国防科学技术大学;2005年

4 李晓磊;一种新型的智能优化方法-人工鱼群算法[D];浙江大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘彪;低功耗ZigBee节点的研究与实现[D];广东工业大学;2015年

2 贾杰;微分进化算法研究与仿真实现[D];大连理工大学;2015年

3 吕重阳;基于改进人工鱼群智能算法在水下潜器路径规划中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

4 冯红红;群智能优化算法及其在无线传感器网络布局中的应用[D];吉林大学;2012年

5 钟小东;无线局域网MAC层切换算法的研究[D];华南理工大学;2012年

6 秦晓静;基于Zigbee技术的井下人员定位系统的研究[D];长春理工大学;2012年

7 马祥哲;基于ZigBee的身份识别管理系统研究与实现[D];杭州电子科技大学;2011年

8 凌箐;基于ZigBee技术的无线温度变送器的设计及应用[D];复旦大学;2011年

9 周利民;基于鱼群算法的无线传感器网络覆盖优化研究[D];湖南大学;2010年

10 沈金波;无线传感器网络密钥管理方案研究[D];福建师范大学;2010年

，

本文编号：1181724