一种基于网络流的无线传感器网络节点动态部署方法

摘要

本发明给出一种基于网络流的无线传感器网络节点动态部署方法，解决了传感器节点具有移动性的无线传感器网络在覆盖范围变化过程中传感器节点移动的盲目性导致移动能耗过高的问题。该方法在无线传感器网络待观测区域发生变化时，利用基于遗传算法的启发式区域覆盖优化方法计算得出传感器节点应该部署的位置，再利用网络流算法，根据所有传感器节点移动总路径最短原则，合理规划传感器节点的移动路径。本发明能够求解出无线传感器网络节点在待覆盖中的最佳目标位置和传感器节点在覆盖区域中的最短移动路径，降低传感器节点在网络覆盖部署中的移动能耗。

主权项

1.一种基于网络流的无线传感器网络节点动态部署方法，其特征在于该方法所包含的无线传感器网络按周期执行传感器节点部署，其部署的步骤为：步骤1、汇聚节点获取传感器节点位置和确定待覆盖区域步骤1.1、传感器节点向汇聚节点发送位置信息，汇聚节点记录每个传感器节点二维坐标表示的当前所处位置；步骤1.2、汇聚节点根据用户的需求，确定监测区域，该区域为网络待覆盖区域；步骤2、汇聚节点求解传感器节点目标位置步骤2.1、用种群中的个体代表传感器节点位置，确定个体的基因编码方案、交叉发生概率Pc、变异发生概率Pm、种群规模、进化的总代数，根据可用传感器节点数目确定基因长度Ng；步骤2.2、以每一个传感器节点当前位置为初始个体，构成初始种群；步骤2.3、定义个体的适应度函数，在计算过程中对于不可行个体，适应度不重新计算；所述的适应度函数为i为传感器节点标号，系数k_i中k₁为正，其余k_i视情况设定负值，c_i为待监测区域内能够被第i个传感器节点监测到的抽样点的个数，抽样点是待监测区域网格化后形成的每小格中心点，网格密度由具体网络覆盖范围确定，通常取值不小于r²/64(m²/格)，即每格边长为r/8，r为传感器网络覆盖半径；步骤2.4、根据进化的总代数，如果适应度没有饱和，迭代执行以下操作：①选择，在一次迭代中，对种群中所有个体按照其适应度排序，取位于前40%的个体作为下一次迭代的父代个体，从种群中去除后60%的个体；②个体完全复制其自身，生成一个与其完全相同的个体，同时每个个体随机选择一个与其基因不相同的个体与其配对，进行杂交，形成一组新的传感器节点位置；③个体之间进行杂交，从个体基因中以概率Pc随机选择一些结点，在有效长度之内，将这些结点与另一基因中与其下标相同的结点互换；④从个体基因中以概率Pm随机选择若干结点，改变该点的取值；⑤淘汰不满足约束条件的不可行个体，也就是删除不在待监测区域内的传感器节点；步骤3、汇聚节点求解传感器节点移动路径，通知传感器节点根据该路径移动到目标位置汇聚节点根据传感器节点当前位置集合P1={(x_a,y_a)|1≤a≤n，a为可用传感器节点标号，n为传感器节点总数}及节点目标位置集合P2={(x_b,y_b)|1≤b≤m，b为传感器节点目标位置标号，m为传感器节点总数}求解传感器节点最短移动路径，通知各个传感器节点按照求解出的路径移动到目标位置。