k重覆盖设置算法的覆盖强度研究

发布时间：2021-11-17 01:16

　　k重覆盖设置算法通过调度网络覆盖集轮流工作来延长无线传感器网络的生命期。本文提出一种基于概率模型的k重覆盖设置算法,在满足覆盖强度量化要求的条件下,实现网络生命期的最大化。算法以连通性为约束条件,以覆盖强度和生命期为目标,利用网格法进行覆盖强度的建模判断,基于遗传算法实现了k个满足覆盖强度要求的覆盖集求解。算法在不同的覆盖强度指标下求解了k值,通过实验结果分析了网络参数对网络生命期以及覆盖强度的影响。实验结果表明生命期和覆盖强度相互制约,算法为网络的生命期和覆盖强度的均衡实现提供了理论数值的参考依据。 

【文章来源】：传感技术学报. 2020,33(05)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

网络覆盖判断的网格法实例

将L×W的矩形目标区域按照传感器感知半径Rs,容错半径Re,目标区域长L,宽W,以及网格粒度D五个参数进行区域网格化,如图2所示。图2中,覆盖区Ⅱ仅被一个传感器覆盖,覆盖强度的计算使用式(2)即可求得,覆盖区Ⅰ被多个传感器节点覆盖,此时目标的感知能力通过式(3)进行计算。

选取上述参数,对节点数量N,节点的感知半径Rs,容错半径Re,覆盖强度门限值pth在不同取值情况下进行了多次实验。每一个实验用例测试30次,测试结果取平均值。图3给出了Rs=10,Re=5时,算法在满足不同的覆盖强度的情况下,覆盖子集的数量k随节点数N的变化情况。从图3可以看出:同样的覆盖强度门限值时,k随网络节点N的增加而增加,这意味着随着网络中节点数目的不断增多,冗余节点增多,构成更多的覆盖子集,网络的生命期增加;在同样的节点数量下,当pth≤0.7时,求解得到的k值稳定不变且和布尔模型相同,因此图3仅给出了pth≥0.5的情况;当pth>0.7时,覆盖集的数量随pth的增加而降低,当pth取值大于0.9时,覆盖集的降速变缓,这主要是受限于节点的部署的随机性,很难保证节点均匀等密度覆盖。同时,pth=0.5时的k值相比于pth=0.95时的k值增加四倍以上,这表明网络的有效性指标生命期k可以通过牺牲网络的可靠性质保覆盖概率密度pth来换取,通过降低网络的覆盖概率密度可延长网络的生命期。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种有向网络目标概率覆盖增强算法[J]. 范兴刚,张哲铖,王晨浩,陶俊.  传感技术学报. 2019(03)
[2]一种无线传感器网络的概率覆盖增强算法[J]. 范兴刚,杨静静,王恒.  软件学报. 2016(02)



本文编号：3499937