基于虚拟力导向的烟花算法水下传感器网络节点部署优化研究

发布时间：2020-09-07 18:00

　　 水下无线传感器网络是通过在水下部署大量的传感器节点,针对目标区域进行实时的监测,将对用户有用的信息进行采集,经过汇聚节点将信息发送至处理器,最后利用可视化功能展现给用户的一项技术。在水下无线传感器网络领域相关研究中,节点部署不仅与监测质量密切相关,同时也是其他相关协议的基础,所以节点部署是水下无线传感器网络中重要的技术组成。水下无线传感器网络在节点部署过程中,可以分为确定性部署和随机性部署。确定性部署的最大缺点是部署方式不灵活,需要增加更多的人力和物力;而随机性部署也存在自身的部署难点,在部署最初阶段,节点覆盖范围往往无法达到预期,需要通过二次调整节点的位置才能实现预期的覆盖范围。因此本文研究的重点是水下传感器网络节点的二次部署调整优化以扩大网络节点的覆盖度这一问题。本文首先对水下无线传感器网络的结构、特点、关键技术以及应用与研究现状做了介绍,并将节点覆盖问题模型与节点部署方式做了分析。针对存在节点部署覆盖度低、节点浪费量大等问题,本文首先提出基于烟花算法对水下传感器网络节点进行二次部署优化。以网络节点覆盖度为优化目标,首次将烟花算法应用在水下传感器网络节点的部署优化研究中,以此来实现对网络节点覆盖度的提高。实验结果表明,该算法能够有效地解决水下传感器节点部署问题,具有提高网络节点覆盖度且易于实现等优点。优化后的结果主要是因为烟花算法通过引入的随机因素和选择策略的方式,进行爆炸式的搜索从而获得最优解。但是,由于其在算法过程中较容易陷入当前爆点区域内搜索局部最优而忽略整体最优,进而可能会找不到真正最优的结果。本文针对这一缺陷引入虚拟力算法,将两者结合在一起,利用节点间相互作用力提高水下无线传感器节点部署覆盖问题解决的整体寻优能力与寻优精度。仿真实验结果表明基于虚拟力导向的烟花算法能更好的提高节点部署的覆盖度,且该算法具有可行性高、易于实现等特点,进而有效地解决了水下传感器网络中存在节点部署覆盖度低、节点浪费量大等问题。基于虚拟力导向的烟花算法对水下传感器网络节点的二次部署优化为日后的应用提供了技术支持。
【学位单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.3;TP212.9;TP18

【参考文献】

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本文编号：2813657