[发明专利]基于自适应邻域CSA算法的无线传感器网络节点布局方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络节点布局方法，尤其是一种基于自适应邻域CSA(耦合模拟退火)算法的无线传感器网络节点布局方法，属于无线通信与智能的技术领域。

背景技术

网络节点布局是无线传感器网络的基本问题之一，其目的是通过网络传感器节点部署以及路由选择等手段，使无线传感器网络的各种资源得到优化分配，从而进一步改善感知、监视、传感、通信等各种服务质量。因此，为了保证测量数据的可靠性、减少资源浪费、延长网络寿命，需要对网络覆盖进行测量，了解监测区域的网络节点分布状况，以便重新调整传感器节点分布，把有限的节点覆盖到整个监测区域，以最大化网络性能。

为了实现预期的网络节点布局要求，传统的方法是大规模部署静态节点，过多的节点容易引起通信冲突。利用移动传感器节点可以克服这一缺点，但考虑到移动节点的成本问题，如何根据不同的应用环境需要，优化移动节点位置，并使用有限的节点到达最大的覆盖范围，就成了无线传感器网络中一个基本但亟待解决的问题。近年来，已涌现出许多将节点布局问题与优化算法结合的智能优化算法，如粒子群算法、遗传算法、模拟退火算法等，这些方法均能够提高网络覆盖率。但是，粒子群优化策略在空间搜索时，容易陷入“早熟”现象，影响覆盖优化效果，而且利用该算法时，搜索空间将随被优化向量维度的增加呈指数扩大；基于遗传算法的优化覆盖机制能获得较快的收敛速度，但增加了复杂度，故需要更强的信息处理能力；基本模拟退火算法尽管具有全局搜索能力，但对己试探的空间区域所知不多，不能利用己试探过的区域引导搜索，具有一定的局限性。此外，上述算法都缺乏对初始参数选取的鲁棒性，这些参数的选取是否恰当会极大地影响全局优化能力。

本发明技术将建立一种结构简单，充分利用搜索过程演化信息引导搜索方向，并能自适应调整搜索邻域大小，综合考虑计算复杂度、快速收敛性、高效搜索能力、全局性等方面的切实可行的无线传感器网络节点布局优化算法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于自适应邻域CSA算法的无线传感器网络节点布局方法，其操作方便，计算复杂度低，具有高效搜索和全局搜索的能力，能达到实现最佳空间覆盖的效果。

按照本发明提供的技术方案，所述基于自适应邻域CSA算法的无线传感器网络节点布局方法，所述无线传感器网络节点布局方法包括如下步骤：

1、随机生成由q个粒子组成的初始搜索群体{S₁₀，L，S_q0}，每一个粒子代表一种N个传感节点位置分布方案；N个传感器节点分布于二维平面监测区域Q内，将二维平面监测区域数字离散化为a×b个格点；设第i个粒子对应的无线传感器网络节点初始分布为S_i0，设定初始温度为T₀、外循环迭代计数器初值t＝0、内循环的迭代次数K_max、邻域为m_new，初始邻域大小m_old，且m_new＝m_old；外循环退火开始；

2、设置内循环计数器初值k＝0；

3、利用公式R_i(S_ik)＝∑_jρ_j(S_ik)/(a×b)(j＝1，L，ab，i＝1，L，q)计算各个粒子的网络覆盖率，其中：

d(si,A)=(xi-x)2+(yi-y)2;]]>