[發明專利]一種移動無線自組網覆蓋連通方法

有效

• 申請號: 202110556350.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113163429B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 張磊;孫水發;唐庭龍;崔文超;龔國強;汪方毅
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W84/18;G06N3/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華;于瀚文

本發明提供了一種的移動無線自組網覆蓋連通方法，首先建立移動無線自主網的覆蓋連通模型，設計出一種新的網絡連通性方法；然后提出一種改進的自適應離子運動算法，并設計出基于同異性協同最優引導的液態離子更新方法和基于排名分類進化的固態離子更新方法；最后利用提出的離子運動算法優化覆蓋連通模型。該方法能夠同時最優化網絡覆蓋率和連通性，有效提升移動無線自主網的整體性能。

技術領域

本發明屬于無線傳感網絡領域，尤其涉及一種移動無線自組網覆蓋連通方法。

背景技術

移動無線自組網是一種分布式、無中心、多跳的自主網絡，被廣泛應用于環境監測、救援救災、軍事通信等領域。由于移動無線自組網具有多跳傳輸、動態拓撲、節點資源受限等特點，其網絡結構的可靠性相對薄弱并容易受到各種干擾，在這種趨勢移動無線自組網的資源管理技術顯得尤為重要。針對這一復雜的多目標優化問題，將目前計算智能領域的優秀算法用于移動無線自組網的資源管理問題研究中，具有十分重要的現實意義。

發明內容

發明目的：為解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種移動無線自組網覆蓋連通方法，針對現有算法往往只能優化單一目標而難以用于實際的問題，通過建立一種新的連通性保障機制，并設計包括覆蓋率和連通性的移動無線自組網覆蓋連通模型；針對離子運動算法易陷入局部最優、收斂精度不高的問題，提出基于同異性協同最優引導的液態離子更新策略和基于排名分類進化的固態離子更新策略，設計出新的自適應離子運動算法；將提出的新算法用于移動無線自組網覆蓋率和連通性的同時最優化，進而提升網絡覆蓋性能。

本發明具體提供了一種移動無線自組網覆蓋連通方法，包括如下步驟：

步驟1：建立移動無線自組網節點感知模型；

步驟2：建立移動無線自組網覆蓋連通模型；

步驟3：最優化移動無線自組網的覆蓋率和連通性。

步驟1包括：所述移動無線自組網節點感知模型包括移動節點和中繼節點，設定移動節點的通信半徑為r，中繼節點的通信半徑為R；移動節點和中繼節點的感知區域就是以各自位置為中心、通信半徑為半徑的圓形區域。

步驟2包括：

步驟2.1：建立移動無線自組網覆蓋率函數；

步驟2.2：建立移動無線自組網覆蓋率函數連通性函數；

步驟2.3：建立移動無線自組網覆蓋連通模型F(X)。

步驟2.1包括：將監測區域離散網格化；計算所有處于工作狀態的節點感知的網格總數其中，i＝1,2,…,N，N為工作節點數量，為每個移動節點感知的網格數，計算出整個監測區域的網格總數G_total，建立移動無線自組網覆蓋率函數CR為：

步驟2.2包括：計算所有工作節點之間的距離，記為距離矩陣D；判斷距離矩陣D中每個元素與節點通信半徑r的大小關系，以此建立處于工作狀態節點間的連通狀態，即連通矩陣L，記d_ij為節點i與節點j之間的距離，l_ij如式(2)所示：

參數l_ij用于判斷節點i和節點j是否連通，如果是則l_ij為1，否則l_ij為0；

移動無線自組網的所有節點具有連通性必須滿足如下兩個條件：

條件1：Rank(L)＝N；

條件2：Sum(L)≥2(N-1)；

Sum(L)表示連通矩陣L中的所有元素的和；