基于蜂窝结构的改进混合无线传感器网络覆盖优化算法
2022-12-13张清国张勇张伟席瑞洁
计算机工程 2022年12期
关键词:优化
张清国,张勇,张伟,席瑞洁
(1.华中师范大学 计算机学院,武汉 430079;2.华中科技大学 计算机科学与技术学院,武汉 430074)
0 概述
无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)广泛应用于环境监控、反恐救灾、军事、医疗健康、动物跟踪等领域[1]。传统的静态WSN 完全由固定传感器组成,所有的传感器在部署完之后位置都保持不变,只能通过将网络中部署的冗余传感器从睡眠状态唤醒的方法来完成覆盖洞修补,该覆盖洞修补方式需要监控区域能被传感器网络全覆盖,而这在敌对或恶劣的自然环境中(如战场、森林火场等)是不切实际的,在这些场景中很难对WSN 进行人工部署。通过飞机撒播、火箭弹射等随机部署方式,在遇到障碍物时即使提高节点的部署密度,也难以一次就将所有传感器部署到适当的位置,极易造成节点分布过密或过疏从而形成覆盖重叠区和覆盖盲区,难以实现区域全覆盖。
近年来,研究人员提出由固定传感器和移动传感器组成的混合无线传感器网络(Hybrid Wireless Sensor Network,HWSN)[2-3],与完全由固定传感器组成的静态WSN 不同,HWSN 可以对移动传感器进行重新部署[4-5],修复传感器网络由于节点分布不均或节点因能量耗尽而失效等原因形成的覆盖洞[6-7],从而优化网络覆盖性能[8-10]。
针对HWSN 的覆盖控制问题,学术界进行了大量研究。文献[11-13]提出基于虚拟力的WSN 覆盖算法,但该算法容易陷入局部最优,导致网络覆盖优化失败。由于覆盖问题是NP-难问题[14],因此研究人员将各种智能算法应用于HWSN 覆盖控制任务,如鱼群……
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