混合无线传感器网络覆盖优化算法的研究

发布时间：2020-10-19 08:05

　　 无线传感器网络作为新世纪以来的重点研究学科,其发展历程及技术水平受到社会的广泛关注。嵌入式技术的发展使传感器节点的体积得以小型化、微型化,无线技术的发展使传感器节点间的通信更加智能化,移动机器人技术的发展使混合传感器网络的出现成为可能。组建无线传感器网络首先面对的问题便是网络节点如何部署,由于网络应用环境的特殊性,工作人员不可到达,如果传感器节点进行随机抛洒部署必然出现网络覆盖盲区。所以,为了解决节点随机部署的弊端,由大量固定节点和少量移动节点组成的混合无线传感器网络应运而生。通过移动节点位置的自我调整,可以有效弥补随机抛洒的固定节点形成的覆盖漏洞,实现监测区域的有效覆盖,具有良好的环境适应能力。本论文认真分析了混合无线传感器网络中固定节点随机部署所形成的覆盖漏洞,通过漏洞特点的研究,结合基本蜂群算法的执行过程,提出一种基于Voronoi图的蜂群优化算法(Voronoi artificial bee colony,VABC)。该算法首先通过Voronoi多边形划分来确定固定节点的覆盖漏洞位置,然后利用Voronoi多边形分析不同漏洞的特点,指导人工蜂群算法的执行过程,确定最终的移动节点部署位置,组建达到覆盖要求的混合无线传感器网络。通过MATLAB软件仿真VABC算法指导下的混合网络的节点部署过程,仿真结果表明,VABC算法克服了普通算法收敛速度慢,易陷入局部极值的缺点,并且实现简便,有效提高了网络覆盖率,获得良好的网络覆盖效果。最后,论文将所提出的VABC算法应用于移动通信系统无线基站的规划设计问题当中,利用改进算法迅速找出能够满足覆盖要求的基站建设位置,通过模拟仿真规划前后无线基站网络的覆盖能力,指导完成基站的选址建设及冗余拆除工作,为公司的基站整合工作提供合理化方案,达到理论研究的实际应用。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TN929.5;TP212.9
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题研究的主要内容
    1.4 本文结构安排
第二章 无线传感器网络及其覆盖问题
    2.1 无线传感器网络
        2.1.1 无线传感器节点
        2.1.2 无线传感器网络
        2.1.3 混合无线传感器网络
    2.2 无线传感器网络覆盖相关知识基础
        2.2.1 无线传感器网络覆盖问题
        2.2.2 无线传感器网络覆盖分类
        2.2.3 传感器节点感知模型
        2.2.4 区域覆盖率
        2.2.5 Voronoi多边形查找覆盖漏洞
    2.3 本章小结
第三章 蜂群优化算法
    3.1 群智能算法
    3.2 人工蜂群算法概述
    3.3 蜜蜂采蜜机理
    3.4 蜂群采蜜行为的模型化
    3.5 人工蜂群算法的实现
    3.6 本章小结
第四章 基于Voronoi图的蜂群优化覆盖算法
    4.1 问题描述
    4.2 基于VABC的覆盖优化策略
        4.2.1 引领蜂的生成
        4.2.2 选取跟随蜂策略的改进
        4.2.3 放弃最差蜜源
        4.2.4 VABC算法执行
    4.3 仿真实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 VABC算法在无线基站规划中的应用
    5.1 问题背景简介
    5.2 问题的提出
    5.3 相关问题描述
        5.3.1 移动通信网络
        5.3.2 无线基站BS
        5.3.3 移动通信网的覆盖方式
        5.3.4 基站选址要点
        5.3.5 无线基站蜂窝网络覆盖分类
    5.4 实例分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表和录用的学术论文

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本文编号：2846947