基于遺傳算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制研究.pdf

1、隨著感知和智能為特征的大量新技術(shù)的出現(xiàn)，使得信息技術(shù)由互聯(lián)網(wǎng)通信轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)通信，而物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展推動(dòng)其重要組成部分無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展。
　　覆蓋控制是表征網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)。其主要是在保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，通過一些技術(shù)或者是協(xié)議優(yōu)化，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的最大化，并且能量損耗小，達(dá)到延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的效果。覆蓋控制算法的優(yōu)劣不僅影響網(wǎng)絡(luò)感知信息的能力，也影響網(wǎng)絡(luò)的生命周期、服務(wù)質(zhì)量等，因此，對(duì)覆蓋控制的研究具有非常重要的意義。

2、本文利用遺傳算法對(duì)于組合優(yōu)化問題的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將遺傳算法作為雛形進(jìn)行改進(jìn)應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制。
　　首先，針對(duì)簡(jiǎn)單的二元感知覆蓋模型中產(chǎn)生的覆蓋冗余，提出加權(quán)多種群遺傳算法和約束多種群遺傳算法控制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋，采取節(jié)點(diǎn)休眠調(diào)度機(jī)制，最大化覆蓋率和節(jié)點(diǎn)休眠率作為目標(biāo)函數(shù)，將多目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化，利用多種群的協(xié)同進(jìn)化維持種群多樣性，避免遺傳算法陷入早熟。仿真結(jié)果表明，所提算法具有有效性及穩(wěn)定性，求解性能較加權(quán)

3、遺傳算法和約束遺傳算法均有大的改善效果。
　　其次，針對(duì)復(fù)雜的概率感知覆蓋模型中產(chǎn)生的覆蓋冗余，提出基于改進(jìn)NSGA-Ⅱ的高效覆蓋集選取機(jī)制，引入能耗系數(shù)目標(biāo)函數(shù)，采取多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行覆蓋集優(yōu)化選取，引入刪除算子避免陷入局部最優(yōu)解，采取循環(huán)交叉算子保留最優(yōu)個(gè)體，自適應(yīng)變化交叉概率和變異概率防止算法進(jìn)化后期停滯。進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)后，改進(jìn)NSGA-Ⅱ較目前流行的PEAS和OGDC在覆蓋質(zhì)量方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，求解時(shí)間也低于PEAS。