[發(fā)明專利]一種WSNs覆蓋增強(qiáng)方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113242562B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚引娣;李英;趙小強(qiáng);謝蕩遠(yuǎn);李楊莉;胡珊珊;王琛;馬永超;易軍;賀軍瑾;方淑儀;田鈺英;趙柏展;宿展
• 申請（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué);西安碧海藍(lán)天電子信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18;H04W24/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發(fā)明涉及一種WSNs覆蓋增強(qiáng)方法及系統(tǒng)，該方法包括：根據(jù)監(jiān)測區(qū)域中傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)格點(diǎn)計(jì)算WSNs覆蓋率；將所述WSNs覆蓋率最大作為適應(yīng)度函數(shù)；在所述適應(yīng)度函數(shù)的約束下，采用改進(jìn)的蟻獅優(yōu)化算法對螞蟻種群位置和蟻獅種群位置進(jìn)行特定次數(shù)迭代更新；在迭代結(jié)束后，將所述改進(jìn)的蟻獅優(yōu)化算法中的精英蟻獅對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)最佳部署策略輸出。通過采用改進(jìn)的蟻獅優(yōu)化算法計(jì)算二維部署環(huán)境下傳感器節(jié)點(diǎn)最佳部署策略，使監(jiān)測區(qū)域中的傳感器節(jié)點(diǎn)分布更加均勻，避免覆蓋空洞和節(jié)點(diǎn)的大量冗余，降低了傳感器節(jié)點(diǎn)布置成本和能耗，提高了WSNs網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，實(shí)現(xiàn)了利用盡量少的傳感器節(jié)點(diǎn)對指定監(jiān)測區(qū)域的感知覆蓋和通信覆蓋的最大化部署。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種WSNs覆蓋增強(qiáng)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

WSNs(Wireless SensorNetworks，無線傳感器網(wǎng)絡(luò))由部署在指定區(qū)域的大量微型、智能、低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)組成，其功能是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息和數(shù)據(jù)，并發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)的所有者。近年來，WSNs已經(jīng)融入到社會的方方面面，被廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、智能家居、城市交通和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

隨機(jī)部署WSNs的方式存在一些傳感器節(jié)點(diǎn)分布不均勻而導(dǎo)致覆蓋空洞和節(jié)點(diǎn)的大量冗余的缺點(diǎn)，因此需要將隨機(jī)部署的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)實(shí)現(xiàn)二次部署。現(xiàn)有技術(shù)中常常利用傳統(tǒng)的蟻獅優(yōu)化算法解決傳感器節(jié)點(diǎn)二次部署中的最優(yōu)部署問題，然而這些算法在優(yōu)化過程中存在陷入局部最優(yōu)解、全局尋優(yōu)能力弱等缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致WSNs的覆蓋效果并沒有大的提高。

因此，亟需一種WSNs覆蓋增強(qiáng)方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種WSNs覆蓋增強(qiáng)方法及系統(tǒng)，以解決二維部署環(huán)境下的WSNs覆蓋控制問題，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種WSNs覆蓋增強(qiáng)方法，包括：

根據(jù)監(jiān)測區(qū)域中傳感器節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)格點(diǎn)計(jì)算WSNs覆蓋率；

將所述WSNs覆蓋率最大作為適應(yīng)度函數(shù)；

在所述適應(yīng)度函數(shù)的約束下，采用改進(jìn)的蟻獅優(yōu)化算法對螞蟻種群位置和蟻獅種群位置進(jìn)行特定次數(shù)迭代更新；

在迭代結(jié)束后，將所述改進(jìn)的蟻獅優(yōu)化算法中的精英蟻獅對應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)最佳部署策略輸出。

可選的，所述采用改進(jìn)的蟻獅優(yōu)化算法對螞蟻種群位置和蟻獅種群位置進(jìn)行特定次數(shù)迭代更新，具體包括：

初始化螞蟻種群和蟻獅種群的種群規(guī)模，將初始化的所述傳感器節(jié)點(diǎn)位置作為初始螞蟻種群和初始蟻獅種群任一個(gè)體的位置，并在所述任一個(gè)體周圍產(chǎn)生其余個(gè)體的位置；

根據(jù)初始化的螞蟻種群和蟻獅種群的種群規(guī)模，分別計(jì)算螞蟻種群初始覆蓋率和蟻獅種群初始覆蓋率；

比較所述螞蟻種群初始覆蓋率和所述蟻獅種群初始覆蓋率，將兩者中最優(yōu)的種群初始覆蓋率對應(yīng)的種群重新賦值給初始化的蟻獅種群，得到賦值后的蟻獅種群；

將所述賦值后的蟻獅種群中初始覆蓋率最大的蟻獅個(gè)體作為初始精英蟻獅；

采用輪盤賭策略在設(shè)定的競爭蟻獅中選擇被圍繞蟻獅；

根據(jù)所述被圍繞蟻獅和所述初始精英蟻獅控制螞蟻游走，更新螞蟻種群位置；

根據(jù)更新位置后的螞蟻種群的適應(yīng)度值更新賦值后的蟻獅種群位置，得到新的蟻獅種群；

將所述新的蟻獅種群適應(yīng)度值與所述初始精英蟻獅的適應(yīng)度值比較，選擇兩者中適應(yīng)度值最大的對應(yīng)的蟻獅位置為本次迭代的精英蟻獅位置；

判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到特定迭代次數(shù)；