智能优化算法应用:基于平衡优化器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:基于平衡优化器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:基于平衡优化器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.平衡优化器算法
    • 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平衡优化器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.平衡优化器算法

平衡优化器算法原理请参考:https://blog.csdn.net/u011835903/article/details/111388552
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

平衡优化器算法参数如下:

%% 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
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,表明平衡优化器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:http://www.mzph.cn/news/186957.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

全志XR806基于FreeRTOS下部署竞技机器人先进模糊控制器

前言 很荣幸参与到由“极术社区和全志在线联合组织”举办的XR806开发板试用活动。本人热衷于各种的开发板的开发,同时更愿意将其实现到具体项目中。秉承以上原则,发现大家的重心都放在开发中的环境构建过程,缺少了不少实际应用场景的运用&am…

AIGC: 关于ChatGPT中API接口调用相关准备工作

ChatGPT之API接口相关 通过页面和GPT交流获取信息相比直接调用GPT的API而言是非常有限的 页面上的GPT是比较封闭的,而且只允许我们去输入文本的信息 我们需要借助GPT的API开发来激发AI工具的无限可能,实现更多个性化需求 1 )使用API 使用A…

【LeetCode 0167】【数组】两数之和(2)

https://leetcode.com/problems/two-sum-ii-input-array-is-sorted/ 题解 二分查找O(nlogn):有序自然想到二分查找,从左往右迭代数组每个元素num,在后面剩下的数组元素中二分查找到target-num var twoSum function(numbers, target) {con…

JavaWeb 项目 厉不厉害你鸡哥

来源 源码&#xff1a; <% page language"java" contentType"text/html; charsetUTF-8"pageEncoding"UTF-8"%> <!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset"UTF-8"> <title>一起打篮球嘛</…

【WebSocket】通信协议基于 node 的简单实践和心跳机制和断线重连的实现

前后端 WebSocket 连接 阮一峰大佬 WebSocket 技术博客 H5 中提供的 WebSocket 协议是基于 TCP 的全双工传输协议。它属于应用层协议&#xff0c;并复用 HTTP 的握手通道。它只需要一次握手就可以创建持久性的连接。 那么什么是全双工呢&#xff1f; 全双工是计算机网络中的…

聊聊接口最大并发处理数

文章目录 前言并发和并行并发&#xff08;Concurrency&#xff09;并行&#xff08;Parallelism&#xff09;思考一下 前言 生活在 2023 年的互联网时代下&#xff0c;又是在国内互联网越发内卷的背景下&#xff0c;相信大家面试找工作、网上学习查资料时都了解过互联网系统设…

如何计算数据泄露的成本

现在&#xff0c;几乎所有类型的组织每天都在发生企业 IT 网络遭到破坏的情况。它们是任何合规官员最担心的问题&#xff0c;并且找出更好的方法来防止它们或从中恢复是合规官员永远不会远离的想法。 但数据泄露的实际成本是多少&#xff1f;该数字从何而来&#xff1f;当您获…

考试复习

选择20道 填空10道 判断10道 简答4-5道 编程题2道 一、选择题 1.js中更改一个input框的值&#xff1a; <input ida type"text" value"123456"> 通过a.value改变他的值 方法&#xff1a; 在script标签中通过id获得该输入框对象&#xff0c;然…

纯净版ISO镜像下载大全(Windows、Linux、mac)

目录 一、前言介绍 前言必读 介绍 二、获取ISO镜像方式 &#xff08;一&#xff09;官方镜像下载 &#xff08;二&#xff09;获取下载方式 ps&#xff1a;回复的内容都是小写的 Windows操作系统 1.windows XP系统 2.Windows 7系统 3.Windows10系统 4.Windows11系…

Flutter应用程序的加固原理

在移动应用开发中&#xff0c;Flutter已经成为一种非常流行的技术选项&#xff0c;可以同时在Android和iOS平台上构建高性能、高质量的移动应用程序。但是&#xff0c;由于其跨平台特性&#xff0c;Flutter应用程序也面临着一些安全风险&#xff0c;例如反编译、代码泄露、数据…

Python的正则表达式使用

Python的正则表达式使用 定义使用场景查替换分割 常用的正则表达符号查原字符英文状态的句号点 .反斜杠 \英文的[]英文的()英文的?加号 星号 *英文状态的大括号 {} 案例 定义 正则表达式是指专门用于描述或刻画字符串内在规律的表达式。 使用场景 无法通过切片&#xff0c;…

numpy知识库:深入理解numpy.resize函数和数组的resize方法

前言 numpy中的resize函数顾名思义&#xff0c;可以用于调整数组的大小。但具体如何调整&#xff1f;数组形状变了&#xff0c;意味着数组中的元素个数发生了变化(增加或减少)&#xff0c;如何确定resize后的新数组中每个元素的数值呢&#xff1f;本次博文就来探讨并试图回答这…

electron调用dll问题总汇

通过一天的调试安装&#xff0c;electron调用dll成功&#xff0c;先列出当前的环境&#xff1a;node版本: 18.12.0&#xff0c;32位的&#xff08;因为dll为32位的&#xff09; VS2019 python node-gyp 1、首先要查看报错原因&#xff0c;通常在某一行会有提示&#xff0c;常…

什么是基线和 x-height

前言 在排版和字体设计领域&#xff0c;了解和掌握基线&#xff08;baseline&#xff09;和 x 高度&#xff08;x-height&#xff09;的概念是至关重要的。这两个术语描述了字母在视觉上是如何对齐的&#xff0c;以及它们相对于其他字母的大小。通过对这两个概念的深入了解&…

elk+filebeat+kafka集群部署

EFK实验架构图&#xff1a; 实现高并发&#xff0c;无需指定logstash 3台esfile&#xff0c;3台kafka 20.0.0.10 esfile 20.0.0.20 esfile 20.0.0.30 esfile 20.0.0.11 kafka 20.0.0.12 kafka 20.0.0.13 kafka在es1主机上解压filebeat cd filebeat 安装nginx服务 vim /usr/loc…

无人机助力电力设备螺母缺销智能检测识别,python基于YOLOv7开发构建电力设备螺母缺销高分辨率图像小目标检测系统

传统作业场景下电力设备的运维和维护都是人工来完成的&#xff0c;随着现代技术科技手段的不断发展&#xff0c;基于无人机航拍飞行的自动智能化电力设备问题检测成为了一种可行的手段&#xff0c;本文的核心内容就是基于YOLOv7来开发构建电力设备螺母缺销检测识别系统&#xf…

软件设计师——计算机网络(一)

&#x1f4d1;前言 本文主要是【计算机网络】——软件设计师计算机网络的题目&#xff0c;如果有什么需要改进的地方还请大佬指出⛺️ &#x1f3ac;作者简介&#xff1a;大家好&#xff0c;我是听风与他&#x1f947; ☁️博客首页&#xff1a;CSDN主页听风与他 &#x1f304…

su与 su -导致邮箱收件异常

先贴代码 rootlocalhost postfix]# su - mail-user1 Last login: Thu Nov 30 17:07:14 CST 2023 on pts/0 [mail-user1localhost ~]$ mail Heirloom Mail version 12.5 7/5/10. Type ? for help. "/var/spool/mail/mail-user1": 3 messages > 1 root …

Arduino、ESP8266、HTML相关知识点记录

C代码 const char *ssid "********"; // 这里定义将要建立的WiFi名称。 const char *password "********"; // 这里定义将要建立的WiFi密码。 多WiFi连接&#xff1a; wifiMulti.addAP("**…

TypeScript 中声明类型的方法

1、使用:运算符来为变量和函数参数指定类型。例如&#xff1a; let num: number 5; function add(a: number, b: number): number {return a b; }2、使用 type 关键字来声明自定义类型别名。例如&#xff1a; type Point {x: number;y: number; };3、使用 interface 关键字…