无线传感器网络基站位置优化算法研究

摘要

无线传感器网络是由大量无线传感器节点组成的自组织分布式网络，现在已经被广泛地应用在各个领域。它的主要特点是资源严格受限，尤其是能量受限，这直接影响了整个网络的生存时间。为了使网络能够长时间工作，节能问题显得特别重要。本文从基站位置优化的角度出发研究了延长无线传感器网络生存时间的方法，主要工作如下：
　　（1）介绍了无线传感器网络的发展前景、研究现状以及与网络生存时间相关的技术，包括无线传感器网络生存时间的定义、覆盖控制、路由协议、基站位置优化技术等。
　　（2）使用最优化理论对无线传感器网络的系统模型进行数学建模，分析了优化无线传感器网络生存时间的方法；针对Greedy算法不能均衡网络能量分布的缺点，通过引入潜能值的概念，提出了基于能量感知的无线传感器网络基站位置的优化算法。仿真结果表明，新算法可以很好地均衡网络能量分布，进一步延长了无线传感器网络生存时间。
　　（3）提出了基于遗传算法的无线传感器网络基站移动算法。首先，结合潜能值的概念对无线传感器网络的最优基站位置进行建模；其次，使用标准遗传算法来求解此模型，针对标准遗传算法“早熟”的问题，使用分层遗传算法重新求解该数学模型，遗传算法求解的结果即为基站在下一轮数据收集时最优位置。仿真结果表明，遗传算法可以快速求解基站的移动路径，使用基站移动算法可以更进一步延长无线传感器网络的生存时间。

目录

声明

专业术语注释表

第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文章节安排和组织结构

第二章 无线传感器网络生存时间相关技术

2.1无线传感器网络生存时间定义

2.2无线传感器网络覆盖控制

2.3无线传感器网络路由协议

2.4基站位置优化技术

2.5其他相关技术

2.6本章小结

第三章 基于能量感知的无线传感器网络基站位置优化算法

3.1系统模型

3.2无线传感器网络基站位置优化算法

3.3基于能量感知的无线传感器网络基站位置优化算法

3.4仿真分析

3.5本章小节

第四章 基于遗传算法的无线传感器网络基站移动算法研究

4.1系统模型

4.2遗传算法

4.3基于标准遗传算法的无线传感器网络基站移动算法

4.4基于分层遗传算法的无线传感器网络基站移动算法

4.5仿真分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研

致谢