目标跟踪无线传感器网络节点动态部署优化研究

摘要

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技无线通信技术，能够协作地完对目标信息的传感、实时监测和采集。在无线传感器网络的部署中，节点间的检测区域会出现交叠，导致在某些区域存在大量的冗余节子点，既浪费节点的有限能量，又占用了网络信道；另一方面在其它部分区域会出现盲点，使该区域不能被节点检测到，使网络的可信度和可靠性降低。如何对已经布局的大量传感器组成的网络进行规划，以提高传感器网络的覆盖率和目标检测概率，是无线传感器网络研究的关键问题之一。
　　 本文首先简要介绍了无线传感器网络的起源和研究背景，对目前国内外无线传感器网络节点部署问题的研究现状进行了分析，阐述了无线传感器网络的相关技术，介绍了无线传感器网络的几种覆盖模型，和传感器节点的感知模型，并在此基础上建立了传感器网络节点部署问题的数学模型。
　　 针对传感器节点动态部署的特点，本文结合虚拟力算法和人工鱼群算法，提出了一种面向传感器节点动态部署的虚拟力导向人工鱼群算法，该算法通过传感器节点间的虚拟力来影响人工鱼的觅食行为和追尾行为，指导人工鱼群的进化过程，加快算法的收敛性。
　　 仿真实验结果显示，虚拟力导向鱼群算法能快速有效地实现无线传感器网络节点的部署优化，与人工鱼群算法和虚拟力算法相比，该算法不仅全局寻优能力强，且收敛速度快，可有效提高网络覆盖率，优化网络性能。