智能优化算法应用:基于材料生成算法无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码

智能优化算法应用:基于材料生成算法无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码

文章目录

  • 智能优化算法应用:基于材料生成算法无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码
    • 1.无线传感网络节点模型
    • 2.覆盖数学模型及分析
    • 3.材料生成算法
    • 4.实验参数设定
    • 5.算法结果
    • 6.参考文献
    • 7.MATLAB代码

摘要:本文主要介绍如何用材料生成算法进行无线传感器网(WSN)覆盖优化。

1.无线传感网络节点模型

本文主要基于0/1模型,进行寻优。在二维平面上传感器节点的感知范围是一个以节点为圆心,半径为 R n R_n Rn的圆形区域,该圆形区域通常被称为该节点的“感知圆盘”, R n R_n Rn称为传感器节点的感知半径,感知半径与节点内置传感器件的物理特性有关,假设节点 n n n的位置坐标为 ( x n , y n ) (x_n,y_n) (xn,yn)在0-1感知模型中,对于平面上任意一点 p ( x p , y p ) p(x_p,y_p) p(xp,yp),则节点 n n n监测到区域内点 p p p的事件发生概率为:
P r ( n , p ) = { 1 ,   d ( n , p ) ≤ R n 0 ,   e s l e (1) P_r(n,p)=\begin{cases}1, \,d(n,p)\leq R_n\\ 0,\, esle \end{cases}\tag{1} Pr(n,p)={1,d(n,p)Rn0,esle(1)
其中 d ( n , p ) = ( x n − x p ) 2 + ( y n − y p ) 2 d(n,p)=\sqrt{(x_n-x_p)^2+(y_n-y_p)^2} d(n,p)=(xnxp)2+(ynyp)2 为点和之间的欧式距离。

2.覆盖数学模型及分析

现假定目标监测区域为二维平面,在区域 A r e a Area Area上投放同型结构传感器节点的数目为N,每个节点的位置坐标值假设已被初始化赋值,且节点的感知半径r。传感器节点集则表示为:
N o d e { x 1 , . . . , x N } (2) Node\{x_1,...,x_N\} \tag{2} Node{x1,...,xN}(2)
其中 n o d e i = { x i , y i , r } node_i=\{x_i,y_i,r\} nodei={xi,yi,r},表示以节点 ( x i , y i ) (x_i,y_i) (xi,yi)为圆心,r为监测半径的圆,假定监测区域 A r e a Area Area被数字化离散为 m ∗ n m*n mn个像素点,像素点的坐标为 ( x , y ) (x,y) (x,y),目标像素点与传感器节点间的距离为:
d ( n o d e i , p ) = ( x i − x ) 2 + ( y i − y ) 2 (3) d(node_i,p)=\sqrt{(x_i-x)^2+(y_i-y)^2}\tag{3} d(nodei,p)=(xix)2+(yiy)2 (3)
目标区域内像素点被传感器节点所覆盖的事件定义为 c i c_i ci。则该事件发生的概率 P c i P{c_i} Pci即为像素点 ( x , y ) (x,y) (x,y)被传感器节点 n o d e i node_i nodei所覆盖的概率:
P c o v ( x , y , n o d e i ) = { 1 , i f   d ( n o d e i , p ) ≤ r 0 ,   e s l e (4) P_{cov}(x,y,node_i)=\begin{cases}1, if\,d(node_i,p)\leq r\\ 0,\, esle \end{cases}\tag{4} Pcov(x,y,nodei)={1,ifd(nodei,p)r0,esle(4)
我们将所有的传感器节点在目标监测环境中的区域覆盖率 C o v e r R a t i o CoverRatio CoverRatio定义为传感器节点集的覆盖面积与监测区域的面积之比,如公式所示:
C o v e r R a t i o = ∑ P c o v m ∗ n (5) CoverRatio = \frac{\sum P_{cov}}{m*n}\tag{5} CoverRatio=mnPcov(5)
那我们的最终目标就是找到一组节点使得覆盖率最大。

3.材料生成算法

材料生成算法原理请参考:https://blog.csdn.net/u011835903/article/details/124221652
该算法是寻找最小值。于是适应度函数定义为未覆盖率最小,即覆盖率最大。如下:
f u n = a r g m i n ( 1 − C o v e r R a t i o ) = a r g m i n ( 1 − ∑ P c o v m ∗ n ) (6) fun = argmin(1 - CoverRatio) = argmin(1-\frac{\sum P_{cov}}{m*n}) \tag{6} fun=argmin(1CoverRatio)=argmin(1mnPcov)(6)

4.实验参数设定

无线传感器覆盖参数设定如下:

%% 设定WNS覆盖参数,
%% 默认输入参数都是整数,如果想定义小数,请自行乘以系数变为整数再做转换。
%% 比如范围1*1,R=0.03可以转换为100*100,R=3;
%区域范围为AreaX*AreaY
AreaX = 100;
AreaY = 100;
N = 20 ;%覆盖节点数
R = 15;%通信半径

材料生成算法参数如下:

%% 设定优化参数
pop=30; % 种群数量
Max_iteration=80; %设定最大迭代次数
lb = ones(1,2*N);
ub = [AreaX.*ones(1,N),AreaY.*ones(1,N)];
dim = 2*N;%维度为2N,N个坐标点

5.算法结果

在这里插入图片描述

从结果来看,覆盖率在优化过程中不断上升,表明材料生成算法对覆盖优化起到了优化的作用。

6.参考文献

[1] 史朝亚. 基于PSO算法无线传感器网络覆盖优化的研究[D]. 南京理工大学.

7.MATLAB代码

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/226976.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Tomcat头上有个叉叉

问题原因: 这是因为它就是个空的tomcat,并没有导入项目运行 解决方案: war模式:发布模式,正式发布时用,将WEB工程以war包的形式上传到服务器 war exploded模式:开发时用,将WEB工程的文件夹直接…

Navicat 连接 GaussDB分布式的快速入门

Navicat Premium(16.3.3 Windows版或以上)正式支持 GaussDB 分布式数据库。GaussDB分布式模式更适合对系统可用性和数据处理能力要求较高的场景。Navicat 工具不仅提供可视化数据查看和编辑功能,还提供强大的高阶功能(如模型、结构…

【2023年网络安全优秀创新成果大赛专刊】医疗机构临床数据合规共享解决方案(美创科技)

“2023年网络安全优秀创新成果大赛”由中央网信办网络安全协调局指导,中国网络安全产业联盟(CCIA)主办。本次大赛由3场分站赛、3场专题赛、1场大学生创新创业作品赛组成。 在杭州分站赛,美创科技—“医疗机构临床合规共享解决方案…

redis-学习笔记(list)

因为 list 可以头插头删, 尾插尾删, 所以其实更像 C 中的 deque (双端队列) ---- 知道就好, 别乱说, 具体底层编码是啥, 俺也不知道(没注意过) 可以通过组合, 把 list 当作队列 / 栈来用 list 的几种底层编码: ziplist(压缩列表) , linkedlist(链表) , quicklist ziplist 就是将…

docker镜像仓库hub.docker.com无法访问

docker镜像仓库hub.docker.com无法访问 文章主要内容: 介绍dockerhub为什么无法访问解决办法 1 介绍dockerhub为什么无法访问 最近许多群友都询问为什么无法访问Docker镜像仓库,于是我也尝试去访问,结果果然无法访问。 大家的第一反应就是…

如何优雅使用 vue-html2pdf 插件生成pdf报表

使用 vue-html2pdf 插件 业务背景,老板想要一份能征服客户的pdf报表,传统的pdf要手撕,企业中确实有点耗费时间,于是github上面看到开源的这个插件就…废话不多说,直接上教程 1.使用下面命令安装 vue-html2pdf npm i…

PHPstudy小皮的数据库打开失败问题解决

如果你的MYSQL服务启动后停止,多次重启依然无法解决的情况下,大概率是和本地mysql冲突了 但是,千万不要卸载掉本地mysql,只需要在服务中停止本地mysql即可 将此服务关闭,小皮的mysql即可使用

AtCoder ABC周赛2023 11/4 (Sat) D题题解

目录 原题截图: 题目大意: 主要思路: 注意事项(很多人再这个地方掉坑): 代码: 原题截图: 题目大意: 给你两个数组(A和B)长度都为n,然你求出一…

从零开发短视频电商 在AWS SageMaker已创建的模型列表中进行部署

1.导航到 SageMaker 控制台。 2.在 SageMaker 控制台的左侧导航栏中,选择 “模型” 选项。 3.在模型列表中,找到您要部署的模型。选择该模型。 4.点击 “创建端点” 选项或者点击 “创建端点配置” 选项都可以进行部署。 选择创建端点进去后还是会进行…

Axure原型组件库,数据可视化动态元件库(超详细Axure9可视化素材)

专门针对Axure制作的动态图表元件库,帮助产品经理更高效地制作高保真图表原型,是产品经理必备元件工具。现分享完整的组件库,大家一起学习。 每一个动态组件在原型文件中都配有详细介绍,文末可下载完整原型组件包~ 1. 本组件库的…

Appium获取toast方法封装

一、前置说明 toast消失的很快,并且通过uiautomatorviewer也不能获取到它的定位信息,如下图: 二、操作步骤 toast的class name值为android.widget.Toast,虽然toast消失的很快,但是它终究是在Dom结构中出现过&…

如何在Spring Boot中集成RabbitMQ

如何在Spring Boot中集成RabbitMQ 在现代微服务架构中,消息队列(如RabbitMQ)扮演了关键的角色,它不仅能够提供高效的消息传递机制,还能解耦服务间的通信。本文将介绍如何在Spring Boot项目中集成RabbitMQ,…

华为配置Smart Link负载分担示例

Smart Link基本概念 Smart Link通过两个端口相互配合工作来实现功能。这样的一对端口组成了一个Smart Link组。为了区别一个Smart Link组中的两个端口,我们将其中的一个叫做主端口,另一个叫做从端口。同时我们利用Flush报文、Smart Link实例和控制VLAN等…

Windows故障排除 – 连接WiFi却无法上网

Windows故障排除 – 连接WiFi却无法上网 Windows Troubleshooting - Connecting WiFi but PC Cannot Browse Internet By JacksonML 有个同学买了一台崭新的D品牌游戏本,i7处理器,英伟达RTX系列独立显卡及15寸液晶显示器,可谓功能强大。但是…

0011Java程序设计-ssm药店管理系统微信小程序

文章目录 摘 要目 录系统实现5.2服务端开发环境 编程技术交流、源码分享、模板分享、网课分享 企鹅🐧裙:776871563 摘 要 随着我国经济迅速发展,人们对手机的需求越来越大,各种手机软件也都在被广泛应用,但是对于手机…

设备状态监测好帮手:无线温振传感器的应用

在现代工业生产中,设备状态监测对于确保设备的正常运行和预防故障至关重要。而无线温振传感器的出现为设备状态监测带来了全新的解决方案。本文将介绍无线温振传感器的工作原理和优势,并探讨其在设备状态监测中的广泛应用。 无线温振传感器是一种能够实时…

电脑系统重装Win10专业版操作教程

用户想给自己的电脑重新安装上Win10专业版系统,但不知道具体的重装步骤。接下来小编将详细介绍Win10系统重新安装的步骤方法,帮助更多的用户完成Win10专业版的重装,重装后用户即可体验到Win10专业版系统带来的丰富功能。 准备工作 1. 一台正常…

论文阅读:LSeg: LANGUAGE-DRIVEN SEMANTIC SEGMENTATION

可以直接bryanyzhu的讲解:CLIP 改进工作串讲(上)【论文精读42】_哔哩哔哩_bilibili 这里是详细的翻译工作 原文链接 https://arxiv.org/pdf/2201.03546.pdf ICLR 2022 0、ABSTRACT 我们提出了一种新的语言驱动的语义图像分割模型LSeg。…

dockerfile简单实践部署(jenkins,wordpress)

实现部署jenkins的流程 配置java环境,导入jenkins包,运行命令 java -jar jenkins包,这里为了减少进入jenkins的web端安装插件,将插件提前部署到容器内。 制作dockerfile 创建镜像所在的文件夹和Dockerfile文件 mkdir /test cd …

【Flink系列六】Flink里面的状态一致性

状态一致性 有状态的流处理,内部每个算子任务都可以有自己的状态,对于流处理器内部来说,所谓的状态一致性,其实就是我们所说的计算结果要保证准确。一条数据不应该丢失,也不应该重复计算。再遇到有故障时可以恢复状态…