1.一种无线传感器网络中传感器节点的部署方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:采用多策略人工蜂群算法求解监测区域对应的无线传感器网络的覆盖优化问题得到近似最优解;
步骤2:再以所述近似最优解在所述监测区域内部署传感器节点;
所述覆盖优化问题为:使得监测区域内网络覆盖率达到最大的传感器节点部署问题;
其中,将所述监测区域离散化为M×N个监测点,待部署的传感器节点个数为D,D为正整数;
采用所述多策略人工蜂群算法求解所述覆盖优化问题的过程中,每个种群个体对应的可行解为所述覆盖优化问题的传感器节点部署结果;其中,先随机生成初始种群得到初始可行解,然后通过迭代更新种群个体对应的可行解,将满足迭代终止条件后最优可行解视为所述近似最优解;
每一轮迭代更新是依次执行雇佣蜂、观察蜂、侦察蜂阶段的可行解更新;且在雇佣蜂阶段,每只雇佣蜂均随机在多策略池中挑选搜索策略,再利用所述搜索策略更新对应的可行解,然后累计每个搜索策略成功更新可行解时对应的改进量,从而在观察蜂阶段,以所述雇佣蜂阶段中所述改进量最大的搜索策略更新观察蜂阶段的可行解;所述多策略池包括2个或以上的搜索策略。
2.根据权利要求1所述的部署方法,其特征在于:所述多策略池中的搜索策略表示如下:式中,Xi为父代个体,对应更新前的可行解;Vi为子代个体,对应更新后的可行解;Xk和Xt均为种群中的一个随机个体对应的可行解,且Xi≠Xk≠Xt;参数K是随迭代变化的可变系数,且 为[‑1.5,1.5]均匀分布的随机数,FEs为当前评估次数,即可行解每更新一次,当前评估次数加一,MaxFEs为最大评估次数,gaussian(δ1,|δ2|)为高斯分布函数,δ1为高斯分布的中心区域,δ2为扰动范围,Xbest为种群中的当前最优可行解。
3.根据权利要求1所述的部署方法,其特征在于:在每一次迭代更新的过程中,当新可行解的适应度优于当前可行解时,则将新可行解替代当前可行解。其中,所述适应度函数为监测区域的覆盖率,对应公式如下:其中,CRA表示监测区域A的覆盖率,P{i}是传感器节点i所覆盖的点的感知概率集合,表示D个传感器节点能在所述监测区域内的可监测到的点的集合。
4.根据权利要求3所述的部署方法,其特征在于:所述覆盖优化问题采用概率感知模型,对应感知概率的公式如下:其中,PS,Q为传感器节点与监测点之间的感知概率,S表示传感器节点的中心位置,Q表示监测区域内的监测点,λ1=re‑r+d(S,Q)、λ2=re+r‑d(S,Q),λ1、λ2均为定义的中间参数,re为传感器节点不确定检测能力的半径波动值,r为传感器节点的感知半径,d(S,Q)为计算S与Q之间的欧式距离,α1、α2、β1、β2是感知概率的衰减系数,e为自然底数。
5.根据权利要求1所述的部署方法,其特征在于:若某一可行解已limit次未成功更新,在所述侦察蜂阶段,则采用全局邻域搜索机制对所述可行解进行更新,limit为动态阈值;
动态阈值limit的公式如下:
limit=200·(FEs/MaxFEs)
其中,FEs为当前评估次数,即可行解每更新一次,当前评估次数加一;MaxFEs为最大评估次数,由多策略人工蜂群算法的初始化过程设置。
6.根据权利要求5所述的部署方法,其特征在于:所述全局邻域搜索机制表示如下:TXi=r1·Xi+r2·Xbest+r3·(Xj‑Xk)
其中,TXi为基于全局领域搜索机制更新后的可行解,r1、r2和r3是[0,1]区间内的随机数,且满足r1+r2+r3=1,Xj和Xk是种群中的两个随机个体的可行解,Xi≠Xj≠Xk,Xbest为种群中的当前最优可行解。
7.根据权利要求1所述的部署方法,其特征在于:在所述雇佣蜂阶段以及所述观察蜂阶段,均以概率pm接受比当前可行解差的新可行解,其中,所述概率pm设置为:pm=0.1*(FEs/MaxFEs)
其中,FEs为当前评估次数,即可行解每更新一次,当前评估次数加一,MaxFEs为最大评估次数,由多策略人工蜂群算法的初始化过程设置。
8.一种基于权利要求1‑7任一项所述部署方法的系统,其特征在于:包括:近似最优解求解模块和部署模块;
所述近似最优解求解模块,用于采用多策略人工蜂群算法求解监测区域对应的无线传感器网络的覆盖优化问题得到近似最优解;
所述部署模块,用于以所述近似最优解在所述监测区域内部署传感器节点;
所述覆盖优化问题为:使得监测区域内网络覆盖率达到最大的传感器节点部署问题,其中,将所述监测区域离散化为M×N个监测点,待部署的传感器节点个数为D,D为正整数,每个解对应一个传感器节点部署结果;
采用所述多策略人工蜂群算法求解所述覆盖优化问题的过程中,每个种群个体对应的可行解为所述覆盖优化问题的传感器节点部署结果;其中,先随机生成初始种群得到初始可行解,然后通过迭代更新种群个体对应的可行解,将满足迭代终止条件后最优可行解视为所述近似最优解;
每一轮迭代更新是依次执行雇佣蜂、观察蜂、侦察蜂阶段的可行解更新;且在雇佣蜂阶段,每只雇佣蜂均随机在多策略池中挑选搜索策略,再利用所述搜索策略更新对应的可行解,然后累计每个搜索策略成功更新可行解时对应的改进量,从而在观察蜂阶段,以所述雇佣蜂阶段中所述改进量最大的搜索策略更新观察蜂阶段的可行解;所述多策略池包括2个或以上的搜索策略。
9.一种电子终端,其特征在于:至少包括:
一个或多个处理器;
存储了一个或多个计算机程序的存储器;
其中,所述处理器调用所述计算机程序以实现:
权利要求1‑7任一项所述部署方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于:存储了计算机程序,所述计算机程序被处理器调用以实现:权利要求1‑7任一项所述部署方法的步骤。