[发明专利]基于粒子群算法的无线光纤传感器网络部署方法

摘要

本发明涉及一种基于粒子群算法的无线光纤传感器网络部署方法，首先以最小化光纤传感器节点能耗和底层网络成本为目标，建立底层网络部署优化模型，采用基于离散二进制的多目标粒子群算法求解，得到底层网络部署方案，实现对监测区域分布式传感；然后在底层网络部署方案的基础上，以最小化上层网络成本为目标，以上层网络全连通为约束，建立上层网络部署优化模型，设计增大粒子差异性的适应函数，采用基于模拟退火的粒子群算法求解，得到上层网络部署方案，实现对传感数据的多跳传输。本方法不仅能降低光纤传感器节点的能耗，均衡管理节点的能耗，延长网络生命，还能在保证网络全连通的前提下，减少部署路由节点和管理节点的数目，降低网络成本。

主权项

一种基于粒子群算法的无线光纤传感器网络部署方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）部署由光纤传感器节点与管理节点组成的底层网络；2）部署由管理节点与路由器节点组成的上层网络；所述部署由光纤传感器节点与管理节点组成的底层网络包括如下步骤：a、根据特定监测环境构建底层网络的网络模型；根据Keenan‑Motley模型构建节点通信模型；根据一阶无线电模型建立底层网络通信能耗模型；通过联合优化通信能耗和网络成本，建立底层网络部署优化模型；b、针对建立的底层网络部署优化模型，使用基于离散二进制随机粒子群多目标优化算法进行求解，求得一个非劣解集，根据实际应用情况，从中选取一个解，得到光纤传感器节点和管理节点的部署情况；所述部署由管理节点与路由器节点组成的上层网络包括如下步骤：i、根据底层网络部署优化模型的求解结果，选出管理节点，构建上层网络的网络模型；构建上层网络成本模型；构建上层网络连通模型；以上层网络连通为约束，通过优化上层网络成本，建立上层网络部署优化模型；ii、针对建立的上层网络部署优化模型，设计增大粒子间差异性的适应值函数，并使用基于模拟退火的粒子群算法进行求解，使在上层网络连通的情况下，网络成本最小。