[发明专利]一种异构无线传感网络覆盖优化方法

说明书

本发明公开了一种异构无线传感网络覆盖优化方法，步骤包括：对覆盖模型参见进行初始化；初始化个体最优覆盖率P_best以及群体最优覆盖率Pg；将种群划分为第一子种群和第二子种群；对迁移算子以及蝴蝶调整算子进行更新；合并第一子种群以及第二子种群；更新个体最优覆盖率P_best以及群体最优覆盖率P_g；计算出目标函数f的最优解；输出群体分布。该异构无线传感网络覆盖优化方法利用改进的帝王蝶算法对由同构传感器节点组成的网络覆盖问题进行优化，提高算法的寻优效率及精度，能够合理分配整个无线传感器网络的资源，减少节点冗余，增加覆盖率，提高网络的监测质量和服务质量，同时可降低节点的网络能耗和延长网络的生命周期。

技术领域

本发明涉及一种无线传感网络优化方法，尤其是一种异构无线传感网络覆盖优化方法。

背景技术

无线传感网络由若干微型传感器节点组成，节点之间通过相互协作，实时进行数据的采集、分析、融合和传输，实现对环境或对象信息的实时监测、感知、采集和处理，并以无线多跳的通讯方式实现信息交互。作为一种目标区域监测和信息获取的重要技术，无线传感器网络在环境保护、智慧医疗、智能建筑、农业物联网等诸多领域发挥着重大作用。无线传感网络的具体设计面临很多约束和挑战，而覆盖优化是无线传感器网络的一个重要的衡量指标。

覆盖优化是指在节点能量、无线通信带宽和硬件资源等普遍受限的条件下，根据不同的应用情况，通过优化节点的位置部署，达到延长网络生命周期、提高目标区域覆盖率等目的。覆盖率是无线传感器网络的一个重要的衡量指标，如何使用有限数量的传感节点最大范围的覆盖目标区域，同时尽可能的延长网络生存时间，一直是无线传感器网络研究的热点。因此，传感节点在待测区域的部署数量以及分布位置的合理性对于网络服务质量的影响显得尤为重要。

网络覆盖优化主要是针对在无线传感中的节点在一定的受限条件下，通过对节点的设置位置以及网络路由的选择方法，从而在受限的无线网络中使得网络资源得到很好的配置。在无线传感网络中，节点的覆盖分为确定性和随机性两种，在确定性节点设置中，主要是采用人工部署的方法，通过人工部署可以根据实际情况对现场进行部署，从而可以达到最大的覆盖率，随机覆盖主要针对比较危险的区域，比如试验场，重污染化工区，核设备区域，大都主要采用空中投放的方式来进行解决。但是这种方式非常容易造成覆盖的盲区，比如有些区域超过了节点的覆盖范围，另外还容易造成重叠区，浪费了节点的资源。如何利用较少数量的传感器节点实现监测区域最大规模覆盖这一目标，同时减少网络中的监测死角和通信盲点，一直是覆盖优化算法研究的主要内容。

覆盖作为无线传感器网络中的一个重要问题，其核心在于如何合理规划节点位置，以达到用最少的节点数达到最大的目标区域覆盖率，覆盖率是反应无线传感网监测能力的核心体现。它代表着了无线传感网络对监测区域的感知能力，因此网络覆盖问题一直是无线传感网络研究领域的重要问题。高效且优异的覆盖控制策略不仅能够帮助提升网络的覆盖能力，增强无线传感网对周边环境的感知性能，并且能够有效的减少不必要的能量损耗，提升网络工作效率，延长网络生存时间，因此覆盖问题的研究是非常有意义的。

针对不同的应用情况，如何通过适当的优化策略在监测区域部署传感器节点，使得传感器网络的覆概率最大化或节点数目最少，以提高网络对监测区域的服务质量，成为了无线传感网络研究中的关键问题。探究如何对无线传感器网络进行部署是为了对检测区域进行合理而又有效的监控，而覆盖程度反应了网络对检测区域的监测与控制能力。在已知传感器节点数量的基础上，要实现尽可能大范围地覆盖检测区域这一目标，就需要借助良好的算法优化覆盖，以减少检测盲点，同时使节点的分布更均匀也可降低冗余度，进而能量不会被过度消耗，这样就延长了整个网络的生存周期。

发明内容

发明目的：提供一种异构无线传感网络覆盖优化方法，能够有效提高网络覆盖率和节点利用率，减少网络消耗，延长整个网络的生命周期。

技术方案：本发明所述的一种异构无线传感网络覆盖优化方法，包括如下步骤：