[發明專利]一種移動傳感器網絡區域覆蓋優化的方法

在審

• 申請號: 202011138337.0
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112291734A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 楊曉飛;宋大鵬;王俊;葉輝;劉偉;史逸倫;仇坤;朱迅楠
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W16/18;H04W16/22
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

1.一種移動傳感器網絡區域覆蓋的優化方法，其特征在于:包括以下步驟：

步驟S10：構建移動傳感器網絡模型，對連續的移動網絡監視區域進行離散化處理，并在該離散化的監視區域中隨機的分配多個移動傳感器節點，獲得各個移動傳感器節點的初始位置信息；

步驟S20：根據各移動傳感器節點的感知半徑計算移動傳感器網絡的初始覆蓋率；

步驟S30：以覆蓋率作為適應度函數，利用改進天牛須搜索算法，根據初始節點位置得到天牛初始質心位置和初始適應度值；

步驟S40：根據改進天牛須搜索算法中天牛前進方向的隨機性，建立隨機方向函數，并計算天牛左須和左須位置及適應度值；

步驟S50：根據左須、右須的適應度值的大小關系確定下一步的前進方向；

步驟S60：根據下一步的前進方向計算得出位置更新后的天牛質心位置及適應度值；

步驟S70：根據貪婪選擇的原則，比較前后的天牛質心適應度值，保留更優適應度值和此時的天牛質心位置；

步驟S80：當目標適應度值滿足不再變化或迭代次數達到規定值后，算法停止；

步驟S90：經過改進天牛須搜索算法多次迭代尋優，使得移動傳感器網絡實現優化覆蓋。

2.根據權利要求1所述的移動傳感器網絡區域覆蓋的優化方法，其特征在于:所述步驟S10中：設定在面積為L×H的監測區域內，隨機部署N個傳感器節點S＝{s₁,s₂,s₃,…,s_N}，傳感器節點s_i的坐標為(x_i,y_i)，監測區域中任意一節點t_j的坐標為(x_j,y_j)，i,j∈(1,2,…,N)。

3.根據權利要求2所述的移動傳感器網絡區域覆蓋的優化方法，其特征在于:所述步驟S20包括以下：

步驟S21：節點s_i到節點t_j的歐氏距離為：

步驟S22：假定目標點t_j被其他傳感器節點s_i監測到的概率是確定的，即監測到為1，否則為0，是一種離散化的理想狀態模型，建立概率感知模型為：

其中，r是移動傳感器節點的覆蓋感知半徑；

步驟S23：每個像素點處的移動傳感器節點s_i對點t_j的聯合感知半徑為：

p_union(S,t_j)＝1-Π_i-n(1-p(t_j,s_i))

步驟S24：將監測區域分為l×h個網格，將移動傳感器網絡的覆蓋率定義為：

4.根據權利要求3所述的移動傳感器網絡區域覆蓋的優化方法，其特征在于：所述步驟S30包括：

步驟S31：利用天牛須搜索算法，根據移動傳感器節點的初始位置得到天牛的質心位置，設置天牛質心在網絡中的位置為X₀，其兩須則位于質心左右兩邊，分別設為X_L、X_R，兩須間距為D，其中(X₀、X_L、X_R)∈Rⁿ，間距D則為傳感器移動節點的通信半徑；

步驟S32：以提高網絡覆蓋率為優化目的，將覆蓋率作為天牛須搜索算法的適應度函數：

Fit(x)＝p_area

則天牛的初始適應度值為Fit(X₀)。