面向三維有向感知模型的WMSN全目標覆蓋控制算法研究.pdf

1、無線多媒體傳感器網絡，是一種新型的傳感器網絡，由具有音頻、視頻、圖像等多媒體信息感知功能的傳感器節(jié)點組成的網絡。在該網絡中，由于大量傳感器節(jié)點隨機分布在監(jiān)測區(qū)域內，可能導致多個傳感器節(jié)點同時覆蓋一個目標或目標有遺漏等問題，這樣會造成傳感器資源的浪費和網絡性能的下降，為了實現有效的監(jiān)測，監(jiān)控全部的目標。即用最少的傳感器覆蓋全部的目標，這就是全目標覆蓋問題。
　　本課題為解決全目標覆蓋問題，從以下三方面進行研究，具體如下：
　　

2、由于全目標問題屬于NP-hard問題，而群智能優(yōu)化算法是解決該問題最為有效的方法。引力搜索算法是該領域現在最具前沿、最具典型性、性能最優(yōu)的進化算法之一，與其他群智能優(yōu)化算法相比，引力搜索算法在解決無線傳感器網絡全目標覆蓋問題上具有一定優(yōu)勢，但是在實際無線多媒體傳感器網絡中，所用的傳感器節(jié)點數量都非常多，這對核心優(yōu)化算法的性能提出更大要求。為了提高基礎引力搜索算法的優(yōu)化性能，在原有進化策略的基礎上引入了差分變異策略；為了平衡算法的全局探索

3、和局部搜索能力，引入權重函數公式；為最大限度的防止算法陷入局部最優(yōu)解，本課題把質量值的大小進行降序排列，將個體分為優(yōu)秀、中間、劣質三類，在不同的迭代時期，采用不同類別的個體進行引力的計算，綜合以上分析提出一種基于權重函數分段的引力搜索算法。通過仿真實驗，證明本課題所提算法與其它改進算法相比，收斂精度大部分可以達到理論最優(yōu)值,收斂速度明顯加快。
　　為貼近無線多媒體傳感器網絡的實際監(jiān)測場景，提高覆蓋控制算法的實際應用效果，建立三維有

4、向感知模型的全目標覆蓋數學模型。通過分析三維有向感知模型的拓撲結構，明確各點坐標，經過數學推導，確定目標覆蓋條件，即目標同時滿足在傳感器的感知范圍之內和區(qū)域視角中，判斷出傳感器與目標的覆蓋關系，建立全目標覆蓋數學模型。
　　為解決全目標覆蓋問題，提出了全目標覆蓋控制算法。該算法通過調整各傳感器的仰俯角和偏向角，使每個傳感器之間相互配合覆蓋全部目標。而調整傳感器的仰俯角和偏向角屬于一個優(yōu)化問題，從而采用本課題提出的基于權重函數分段的