[发明专利]基于自适应邻域CSA算法的无线传感器网络节点布局方法

摘要

本发明公开了一种基于自适应邻域CSA算法的无线传感器网络节点布局方法，对传感区域的节点不同布局构建不同初始点但通过接收概率函数相互耦合的搜索粒子，以搜索粒子的区域覆盖率为优化目标函数，每个粒子并行地进行模拟退火过程，在退火过程中分段地自适应调整状态的更新邻域大小，并借助Metropolis准则选择性地接受每个粒子的新状态，充分利用搜索过程粒子间的演化信息引导搜索群体跳出局部最优，从而大大提高了优化搜索效率和性能，避免算法早熟收敛，增强了算法的全局搜索能力，实现协同化和智能化地进行布局优化。

主权项

1.一种基于自适应邻域CSA算法的无线传感器网络节点布局方法，其特征是，所述无线传感器网络节点布局方法包括如下步骤：(1)、随机生成由q个粒子组成的初始搜索群体{S₁₀，L，S_q0}，每一个粒子代表一种N个传感节点位置分布方案；N个传感器节点分布于二维平面监测区域Q内，将二维平面监测区域数字离散化为a×b个格点；设第i个粒子对应的无线传感器网络节点初始分布为S_i0，设定初始温度为T₀、外循环迭代计数器初值t＝0、内循环的迭代次数K_max、邻域为m_new，初始邻域大小m_old，且m_new＝m_old；外循环退火开始；(2)、设置内循环计数器初值k＝0；(3)、利用公式R_i(S_ik)＝∑_jρ_j(S_ik)/(a×b)(j＝1，L，ab，i＝1，L，q)计算各个粒子的网络覆盖率，其中：d(si,A)=(xi-x)2+(yi-y)2;]]>其中，(x_i，y_i，r)表示以节点s_i的坐标(x_i，y_i)为圆心，感知半径为r的圆；为格点A(x，y)与节点s_i之间的距离；x，y分别表示格点A在监测区域的横、纵坐标；(4)、对每个粒子在邻域m_new范围内根据公式更新当前粒子S_ik产生新网络分布其中λ是在区间[-1，1]上的随机数，计算新网络覆盖率以及和的差，记(5)、根据Metropolis接受准则，如果Δ≥0，则接收新状态否则，以概率PA(Sik→S^ik)=αPB(Sik→S^ik)+(1-α)PC(Sik→S^ik)]]>接收新状态其中：α∈[0，1]用来调整和的权重，PB(Sik→S^ik)=exp(-Ri(S^ik)Tk)exp(-Ri(S^ik)Tk)+Σi∈{1,L,q}exp(-Ri(Sik)Tk),]]>PC(Sik→S^ik)=exp(Ri(Sik)Tk)Σi∈{1,L,q}exp(Ri(Sik)Tk);]]>(6)、若k＜K_max，则令k＝k+1，转步骤(3)；否则，步骤(7)；(7)、判断是否达到需要调整邻域大小的时间；如果达到调整邻域时间，则利用公式m_new＝m_old×g(p)进行自适应调整邻域大小，并重置m_old＝m_new，然后转到步骤(8)；否则，直接转到步骤(8)；其中：p是在给定退火时间内新状态接受转移次数与总转移次数的比值，c∈[0，1]表示乘子；(8)、如果未达到冷却状态，则令t：＝t+1，采用T_t+1＝T₀/ln(t+1)降火策略，降低当前温度，转到步骤2；否则，输出当前最优解，停止。