[发明专利]无线传感器网络中节点自适应按需覆盖布设方法和装置

权利要求书

1.一种无线传感器网络中节点自适应按需覆盖布设方法，其特征在于，所述方法包括：

第1步：对传感器节点进行初步布设；

第2步：利用传感器节点自适应节能移动方向选择方法，使传感器节点产生移动方案；

第3步：利用传感器节点新覆盖方案产生方法，获得新的节点覆盖方案；

第4步：利用按需覆盖方案模拟退火搜索方法，对全局进行最优化搜索，判断是否符合覆盖满意度，若符合覆盖满意度，则输出传感器节点最佳覆盖方案，

其中，第2步所述传感器节点自适应节能移动方向选择方法进一步包括，

第2.1步：每个元胞单元中的每个元胞实体v_i根据动作选择概率集合p选择所需要执行的移动动作α_i，其中α_i为元胞实体的有限待选动作集α＝{α₁，α₂，α₃，α₄，α₅}中元素，分别对应于二维网络中节点左移、右移、上移、下移、静止5种元胞实体在元胞单元邻居之间相互移动的动作，p是与α一一对应的一组动态变化的动作选择概率集合，p＝{p₁，p₂，p₃，p₄，p₅}，p_i表示某一元胞单元内元胞实体选择动作α_i的概率，元胞单元内的智能体通过强化信号按照概率向量重构函数f不断动态改变每个元胞内节点移动的概率；元胞实体集中的每个节点根据动作选择概率集p＝{p₁，p₂，p₃，p₄，p₅}在动作集α＝{α₁，α₂，α₃，α₄，α₅}中选择某一动作a_k，满足下列公式，其中p₀＝0，

Σi=0k-1pi<rand(1)≤Σi=0kpi;]]>

第2.2步：待元胞单元c_i内所有实体动作选择完成以后，遍历找出选择α₅即不移动的元胞实体集合V_s＝{v₁，v₂，v₃，…，v_s}，s∈m，m为元胞单元总数量；

第2.3步：对元胞单元c_i内所有实体按照能量e_i值进行排序，将集合V_s中元胞实体的动作与能量最少的|V_s|个节点的动作进行交换，其中|V_s|为集合V_s的元素个数；

第2.4步：待所有元胞单元内的实体执行完交换过程后，返回每个实体的新移动方向α_i，进而得到完整的传感器节点移动方案，

第3步所述传感器节点新覆盖方案产生方法进一步包括，

第3.1步：每个元胞单元按照公式

qi=ee-1×[1-exp(-viri)],0<vi<ri1,vi=ri=0exp(-vi-rivi)0<ri≤vi---(1)]]>

计算当前所在元胞单元c_i的状态q_i，其中v_i表示元胞单元c_i内已存在的传感器节点数目，r_i表示元胞单元c_i内期望所需传感器节点数目；

第3.2步：元胞单元中的每个元胞实体按第2步所述的传感器节点自适应节能移动方向选择方法中选择的移动方向α_i执行移动操作；

第3.3步：执行完移动操作之后，每个元胞单元按照上述公式(1)计算所在新元胞c_j的状态q_j；

第3.4步：比较新的元胞状态q_j和之前元胞状态q_i的大小，如果q_j＞q_i，由元胞c_j给元胞c_i的反馈信号β_i＝1表示奖励强化，如果q_j≤q_i，由元胞c_j给元胞c_i的反馈信号β_i＝0表示惩罚强化；

第3.5步：每个元胞单元按照移动元胞学习自动机MCLA中的概率向量重构函数f和接受到的反馈信号β_i，并根据下述公式(2)-(5)更新元胞实体的动作选择概率集p，其中f为概率向量重构函数，根据节点动作α_i对移动之前和移动之后元胞状态的影响Δq以及反馈强化信号β_i，定义为：

当β_i＝1时，对于动作α_i采用奖励性的反馈，α_i的下一时间步被选择的概率更新为：

p′_i(τ+1)＝p_i(τ)+Δq[1-p_i(τ)](2)

非α_i的其他动作α_j的下一时间步被选择的概率更新为：

pj′(τ+1)=(1-Δq)pj(τ),∀j,j≠i---(3)]]>

当β_i＝0时，对于动作α_i采用惩罚性的反馈，α_i下一时间步被选择的概率更新为：

p′_i(τ+1)＝(1+Δq)p_i(τ)(4)

非α_i的其他动作α_j的下一时间步被选择的概率更新为：

pj′(τ+1)=pj(τ)-Δq[1-pj(τ)],∀j,j≠i---(5).]]>