基于能量有效的免疫--蚁群三维覆盖算法的研究

摘要

随着微电子技术、传感器技术、嵌入式技术和无线通信技术的发展，对无线传感器网络技术的研究成为通信领域的热点之一。无线传感器网络将客观的物理信息与传输网络进行了连接，提供了实时、有效的监测信息，加强了人类世界的信息获取能力和手段。迄今为止，无线传感器网络技术在军事、环境监测、工农业发展、医疗健康和其它一些领域都得到了广泛应用和发展。
　　无线传感器网络的覆盖问题是一个研究重点方向。由于传感器节点的能量有限且一般不可补充，所以在传感器节点的动态覆盖控制过程中，对节点移动距离进行优化可以有效的节省能源能耗，延长网络的生命周期。
　　立足于二维平面下的无线传感器网络覆盖问题的研究，针对三维目标空间下的传感器节点的部署和组织，提出了一种横截八面体结构的确定部署方法，文中建立了一个基于格的概念的三维空间的传感器节点覆盖模型。
　　针对三维目标空间确定的部署条件下，提出一种基于能量有效的三维空间覆盖控制混合算法。结合经典的蚁群算法和免疫遗传算法各自的优点，提出基于三维无线传感器网络的免疫-蚁群覆盖控制算法。通过将免疫遗传算法引入到蚁群迭代的过程，有效解决了蚁群算法中“早熟”和易陷入局部最优的缺点，既保证了高质量的网络覆盖条件，又提升了节点的能量利用有效性。
　　文章最后通过仿真对比试验，证明了本文算法的优越性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 无线传感器网络简介

1．2．1 无线传感器网络基本架构

1．2．2 无线传感器网络的特点

1．2．3 无线传感器网络研究的主要问题

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外无线传感器网络的研究现状

1．3．2 国内无线传感器网络的研究现状

1．4 本文研究的主要内容及结构

第2章 无线传感器网络覆盖问题研究

2．1 无线传感器网络覆盖问题的相关概念

2．2 无线传感器网络节点感知模型

2．3 无线传感器网络覆盖问题分类

2．3．1 按照配置方式分类

2．3．2 按照覆盖区域分类

2．4 覆盖控制算法研究现状

2．4．1 覆盖控制的相关算法

2．4．2 覆盖算法的主要性能评价标准

2．5 本章小结

第3章 一种三维无线传感器网络的节点部署模型

3．1 三维无线传感器网络覆盖问题研究现状

3．1．1 三维无线传感器网络的研究成果

3．1．2 三维无线传感器网络研究面临的问题

3．2 三维空间节点部署模型

3．2．1 格覆盖

3．2．2 最优部署条件下的节点模型

3．3 本章小结

第4章 基于能量有效的免疫-蚁群算法

4．1 蚁群算法

4．1．1 蚁群算法简介

4．1．2 蚁群算法的原理

4．1．3 蚁群算法机理分析

4．1．4 蚁群算法的模型

4．2 人工免疫算法

4．2．1 人工免疫算法的一些基本术语

4．2．2 生物免疫系统的基本原理及性质

4．2．3 人工免疫算法的基本架构

4．2．4 人工免疫算法的研究现状

4．3 基于能量有效的免疫蚁群算法

4．3．1 算法中的参数定义及设置

4．3．2 算法设计步骤

4．4 算法仿真实验

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 研究工作总结

5．2 对未来工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文情况