粒子群启发的水下传感器节点布置

摘要

水下传感器网络(Underwater Sensor Networks, UWSNs)可广泛应用于海洋资源勘测、污染监测及辅助导航等领域，已成为无线传感器网络方向研究热点。
　　 近年来，UWSNs研究已涉及节点布置和组网、定位跟踪、路由协议等方面，其中水下传感器节点布置不仅决定了网络的监测质量，而且也是组网、路由协议和其它应用的基础，因此研究该问题具有非常重要的意义。
　　 由于在开放式水下环境中监测目标具有高动态和不确定的特点，因此节点需要根据环境和目标的动态变化自主调整部署位置，以达到最优的监测质量。这也是本文的研究重点。
　　 论文研究的主要内容及创新之处如下：
　　 （ 1）根据水下传感器网络特性，研究了水下传感器节点布置问题，建立了水下三维空间中事件驱动的节点布置问题模型，给出了节点布置性能评价指标体系，定义了事件集覆盖效率，它既能反映覆盖事件的节点总数，又可以描述节点分布密度与事件分布密度的匹配程度，从而可以对本文提出的算法以及相关理论方法进行综合分析和比较。从理论上证明了该指标的合理性与有效性。
　　 （ 2）针对水下静态环境(事件固定)中传感器节点布置问题，提出了基于改进型粒子群PSO的水下传感器节点布置算法。该算法可以在多维解空间中搜索最优解或近似最优解，从而求解出优化的节点布置方案。仿真实验结果表明该算法性能明显优于贪婪算法，所求解具有很高的覆盖效率，适用于水下静态环境中传感器节点的布置。
　　 （ 3）针对水下动态环境，且考虑到算法的分布式可实现性，提出了粒子群启发的分布式水下传感器节点布置算法PSSD。通过模拟粒子在搜索空间中的移动行为，结合拥挤度的控制，使传感器节点自主趋向并覆盖事件，并实现节点分布密度与事件分布密度相匹配。结合水流场的仿真实验结果表明该算法应用于水下节点布置可近似达到集中式算法的性能，并具有复杂度低、计算量小、收敛速度快和分布式可实现的优点。

目录

第一章 绪 论

第二章 改进型粒子群算法求解水下传感器节点布置问题

第三章 粒子群启发的分布式水下传感器节点布置

第四章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文、参加的研究课题、获奖情况

致谢

论文说明:图表目录

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