【正文】 那么個節(jié)點就被稱為冗余節(jié)點，該傳感器可以進入休眠狀態(tài)并且不影響網(wǎng)絡(luò)覆蓋度。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點一般采用電池作為能源，更換節(jié)點電池難以實現(xiàn)，同時其計算能力和通信能力受限，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點部署在一定程度上決定了網(wǎng)絡(luò)的性能和使用壽命。首先，隨機設(shè)置傳感器節(jié)點處于休眠狀態(tài)和工作條件，所以經(jīng)過一段時間的休眠隨機睡眠時間ts后，每個節(jié)點醒來的工作。對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，部署在除了隨機最大化網(wǎng)絡(luò)覆蓋的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，有一個值得研究的問題，這將導(dǎo)致傳感器隨機重疊覆蓋區(qū)域的部署，然后換另外的移動傳感器的位置，如在重疊區(qū)域中找到應(yīng)冗余傳感器進入休眠狀態(tài)中的區(qū)域中，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。為確保高覆蓋率監(jiān)控能力的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，使能耗低可靠性高的傳感器得以延長網(wǎng)絡(luò)的壽命。（2）達到網(wǎng)絡(luò)不能夠接受的事件探測率時所用時間，看作網(wǎng)絡(luò)壽命；（3）當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存活節(jié)點數(shù)量所占比例低于某一閾值時，可認為已經(jīng)達到網(wǎng)絡(luò)壽命。本文基于多目標(biāo)差分進化算法對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究借鑒了文獻[9]的知識，多目標(biāo)差分進化算法的特點是：收斂速度快，控制參數(shù)小以及容易實現(xiàn)和理解的。在無線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用，至少需要一些目標(biāo)點同時覆蓋K個不同的傳感器傳感器，因此，必須保證設(shè)定k的最大目標(biāo)傳感器已經(jīng)覆蓋到。 4）多目標(biāo)進化算法能解決一些不容易解決特征的優(yōu)化問題，如不連續(xù)、多模態(tài)、可行空間不連續(xù)的問題。最重要的是，目標(biāo)函數(shù)集要么是求極大，要么是求極小值，兩者只能取其一。帕累托最優(yōu)的狀態(tài)就是帕累托改進能達到帕累托最優(yōu)的路徑和方法。因此節(jié)省了時間和最大化網(wǎng)絡(luò)壽命的限定期間內(nèi)是不能完全等同，但網(wǎng)絡(luò)的壽命問題是由能量有限，但在某些情況下不延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期轉(zhuǎn)化為節(jié)能考慮。下面我們用一個例子來說明這個問題，有圖26所示傳感器布局。在某些情況下，延長的所有節(jié)點的存活是必需的，只要死亡的一個節(jié)點，該網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量將大大降低。Re是傳感器節(jié)點測量可靠性參數(shù)。本文的模型采用了格點模型，在考慮點覆蓋時，把要覆蓋的區(qū)域分成許多小方格用每個小方格的中心點來代表這個方格區(qū)域，若點被覆蓋，則這個小方格區(qū)域便被覆蓋，因為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中，通常會布置或撒播大量傳感器節(jié)點在探測區(qū)域，傳感器密度比較高，同時若我們劃分的網(wǎng)格很密集的話，每個點也能代表這個小方格的探測狀況，所以這種假設(shè)是合理的。圖22障礙覆蓋度圖（2） 區(qū)域覆蓋度圖23區(qū)域覆蓋度圖區(qū)域覆蓋度是可監(jiān)控區(qū)域占整個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的比重。本文就礙覆蓋度、區(qū)域覆蓋度和點覆蓋度會一一給出模型并進行分析，最終會選擇一個適合的覆蓋度模型來評價無線傳感網(wǎng)絡(luò)的探測效果。基于任務(wù)網(wǎng)絡(luò)是一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，其核心是感知信息的數(shù)據(jù)，而不是網(wǎng)絡(luò)硬件，這是從傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要特征不同。用戶管理和傳感器網(wǎng)絡(luò)管理中心通過后臺，發(fā)布控制任務(wù)的配置和收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，以監(jiān)控整個網(wǎng)絡(luò)。本文分為四大章。綜上所述，覆蓋控制技術(shù)取決于傳感器節(jié)點的綜合質(zhì)量，基礎(chǔ)研究的問題也是服務(wù)于一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。而Intel(r)Mote等一些后來的科學(xué)研究項目，更注重低功耗操作、系統(tǒng)級集成和硬件的重新配置這三個方面的要求。隨著嵌入式技術(shù)、傳感技術(shù)等不斷發(fā)展和進步的80年代，無線傳感器憑借具有更強的信息信號采集、處理能力構(gòu)成了具有信息融合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器技術(shù)以其廣闊的應(yīng)用前景和巨大的價值，被認為是在未來十大改變世界的技術(shù)之一。因此，傳感器技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究被認為是最重要的方向。如何使多目標(biāo)優(yōu)化算法更加趨于完美，即進化多目標(biāo)優(yōu)化算法和多目標(biāo)優(yōu)化領(lǐng)域成為當(dāng)今的熱門的研究方向。 dynamic coverage 。研究如何規(guī)劃傳感器合理的激活方案，來使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)既要達到合理的區(qū)域覆蓋度，又盡可能的延長網(wǎng)絡(luò)壽命已經(jīng)成為研究的一個熱點。從目前的研究前景來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)覆蓋問題中的核心就是對傳感器組成網(wǎng)絡(luò)進行合理的布局規(guī)劃，來使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能在不同的場合都能達到在一定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋度前提下，盡可能的延長網(wǎng)絡(luò)壽命。在無線傳感器技術(shù)發(fā)展日趨成熟的今天，無線傳感器通信也由原來有了長足的進步，無線傳感器技術(shù)發(fā)展日益成熟，它的應(yīng)用方向更趨于多元化，很多的數(shù)據(jù)采集和通信工作都采用了無線技術(shù)。（1）研究目的無線傳感技術(shù)的研究發(fā)展日新月異，傳感器節(jié)點的低功耗是它的發(fā)展方向之一，而低功耗與高網(wǎng)絡(luò)覆蓋度的結(jié)合目前難以實現(xiàn)。只有綜合了性能和低功耗的共同需求，通過對芯片的數(shù)據(jù)的深入分析，才能得出低功耗高性能的無線傳感模塊的硬件設(shè)計方案。有的傳感器節(jié)點（Telos、Mica）由于設(shè)計的歷史很早，其性能已經(jīng)落后于當(dāng)今的集成電路工業(yè)設(shè)計水平，能耗也非常巨大，只能完全進行重做。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)反映了物理世界的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知根本，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是從現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的不同點出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋將面臨設(shè)計方案與節(jié)點的能量供給約束的溝通能力和計算能力，傳感器節(jié)點的部署有大量，分布范圍廣，網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性強的特點。本文主要做的兩個工作為：(1) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)覆蓋問題的建模。第三章先描述了多目標(biāo)進化算法的概念和算法過程，然后依次介紹了四種多目標(biāo)進化算法并對網(wǎng)絡(luò)覆蓋度進行建模和算法分析。（2）傳感器節(jié)點工作在無人值守的環(huán)境。（4）動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓撲。用戶管理和傳感器網(wǎng)絡(luò)管理中心通過后臺，發(fā)布控制任務(wù)的配置和收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，以監(jiān)控整個網(wǎng)絡(luò)。（3） 點覆蓋度點覆蓋度是指網(wǎng)絡(luò)所能探測到的點的數(shù)目占整個需探測區(qū)域點的數(shù)目的比重。每一個傳感器的探測范圍用以傳感器為圓心的圓來表示圓的半徑就是傳感器的探測半徑。從實際出發(fā)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋度如果太低了，就起不到作用，比如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋度太低，就對整個覆蓋區(qū)域監(jiān)測弱到無法檢測，這樣就失去了監(jiān)測的意義。因此，一個或幾個節(jié)點不削弱的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的工作是不會自動。要完成這個目標(biāo)，從圖中可以看出，最簡單的方法就是同時打開A和C兩個傳感器，這個方案又是打開節(jié)點最少的，所以能耗也最低。我們的本質(zhì)需要就是要網(wǎng)絡(luò)維持時間最長，回到問題的本質(zhì)上，設(shè)定一個目標(biāo)就是在滿足覆蓋度的條件下最大化網(wǎng)絡(luò)壽命，這個目標(biāo)更準(zhǔn)確。根據(jù)帕累托最優(yōu)的概念，對多目標(biāo)進化算法中分配適應(yīng)度時主要需要考慮兩個問題，一是如何支配越多個個體應(yīng)分配更優(yōu)的適應(yīng)度；二是如何在分布在稀少區(qū)域的個體分配更優(yōu)的適應(yīng)度。節(jié)點打開的越多，那么可以維持的時間就越短，網(wǎng)絡(luò)壽命就越小，這就是兩者在最優(yōu)化的方向上存在沖突。 各類多目標(biāo)進化算法分析由于文章的篇幅限制以及個人精力有限，本本文主要研究了四種多目標(biāo)進化算法，分別為多目標(biāo)遺傳算法、改進的多目標(biāo)差分進化算法、多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法、分布式啟發(fā)式算法，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)覆蓋進行學(xué)習(xí)與研究。同時，有向感知K覆蓋控制算法中進而還可以擴展考慮傳感器的剩余能量：將一個工作時間間隔成為一輪，在每輪時間末期，一跳鄰居傳感器范圍內(nèi)交換剩余能量信息，依據(jù)自身剩余能量值決定是否在下一輪是否休眠，節(jié)點集按序完成有向覆蓋的任務(wù)，從而延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。在研究能量消耗的問題，考慮到調(diào)度和傳感器節(jié)點感知半徑可調(diào)在這兩種情況下，量化傳感器節(jié)點傳感半徑和工作狀態(tài)傳感傳感器節(jié)點能量消耗的數(shù)量的影響。因此，為了確保在工作狀態(tài)的前提下使網(wǎng)絡(luò)壽命得到延長，高可靠性能獲得高覆蓋度，因此，需要定義一個體現(xiàn)可靠性的因子P: 公式31覆蓋模型的用途的范圍是通過設(shè)置節(jié)點密度和半徑的合理感知，使得傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域來監(jiān)視多個滿足預(yù)定值時，該網(wǎng)絡(luò)的最大覆蓋范圍的前提下，要求控制，最低的能耗，網(wǎng)絡(luò)工作壽命最長的。正如從仿真結(jié)果中看到的，該控制策略能夠確保覆蓋區(qū)域的可靠性，同時降低了能量消耗，提供最優(yōu)的實際布局，以期能夠獲得實時的密度傳感器節(jié)點傳感半徑和的大小的參考值。在區(qū)域A隨機投放M個移動傳感器節(jié)點和N個固定傳感器節(jié)點構(gòu)成混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在不影響問題本質(zhì)的前提下，作以下假設(shè)：①固定傳感器節(jié)點的能量不能補充，即當(dāng)其能量耗盡時，該節(jié)點不能工作；② 所有節(jié)點的無線通信范圍是以節(jié)點為圓心、半徑的Rc的圓形區(qū)域，節(jié)點感知半徑為Rs且Rc＝2Rs；③所有節(jié)點均采用布爾感知模型；④各節(jié)點通信模型采用布爾通信模型；⑤每個節(jié)點具有工作、偵測和休眠3種狀態(tài)。中的運動效應(yīng)的方程式粒子位置更新，以及基于自適應(yīng)鄰干擾它們的值相適應(yīng)。很多算法的目標(biāo)都是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋度，但不考慮網(wǎng)絡(luò)能量平衡的問題，能量平衡也是在運行整個網(wǎng)絡(luò)的壽命和穩(wěn)定性決定的一個重要因素。在同一時間，該網(wǎng)絡(luò)的能量消耗的平衡，對于網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行所必需，并延長了網(wǎng)絡(luò)壽命，它存在與覆蓋和節(jié)點相互沖突的問題的數(shù)量來工作。整個監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點對目標(biāo)節(jié)點p同時進行檢測的聯(lián)合檢測概率為： 公式38其中，sall為測量目標(biāo)節(jié)點的傳感器節(jié)點集合。高覆蓋率、低能耗以及能耗均衡是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋中相互沖突的目標(biāo)。多目標(biāo)遺傳算法的求解過程是，先必須找到一個能代表問題的可能潛在解集的種群，我們知道一個種群由帶有不同基因編碼的很多個體組成的。這么做的話能搜索過程中盡可能的跳出局部極值點，特別是當(dāng)采用有效的保證群體多樣性的措施時，多目標(biāo)遺傳算法可以很好的將局部搜索和全局搜索協(xié)調(diào)起來。多目標(biāo)遺傳算法的應(yīng)用關(guān)鍵包括編碼、適應(yīng)度函數(shù)和選擇、交叉、變異等遺傳操作。(3)遺傳算子標(biāo)準(zhǔn)的多目標(biāo)遺傳算法包括了選擇，交叉，突變這三個基本遺傳操作。；5. k= k+1，從P（k1）中利用選擇算子得到P（k）；6. P（k）中每個染色體按照交叉率Pc參與交叉；；.多目標(biāo)遺傳算法的具體流程見圖41所示。遺傳算法的三個基本操作分別為選擇操作、交叉操作、變異操作，我們一一詳細解釋。在進行選擇時,可以假想轉(zhuǎn)動圓盤，若某個參照點落入第r個扇形內(nèi),則選擇個體r。 idx = 1。 if (last first) == 1 idx = last。/*若交叉位置為0或1，則不進行交叉*/ end if for j=cross_pos:chromo_size pop(i,j)pop(i+1,j)。/*若變異位置為0，則不進行變異*/ end if pop(i,mutate_pos) = 1 pop(i, mutate_pos)。 endendclear i。global best_generation。 for j = i+1:pop_size if fitness_value(j)fitness_value(min)。 end end endfor i=1:pop_size if i==1 fitness_table(i) = fitness_table(i) + fitness_value(i)。clear k。plot(x,y)。從表1中看到，k表示算法迭代次數(shù)，迭代至25次后，使用57個傳感器，%。表1 仿真結(jié)果K覆蓋度工作節(jié)點數(shù)能耗均衡系數(shù)目標(biāo)函數(shù)值25%5975%55100%58150%58第5章 總結(jié)與展望第5章 總結(jié)與展望本文以多目標(biāo)進化算法在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)覆蓋中的應(yīng)用為研究對象，研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)覆蓋問題的建模，提出了解決此問題的多目標(biāo)遺傳算法、特別是對多目標(biāo)遺傳算法的遺傳編碼方案進行了較為詳細的研究。這兩個月的畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多的專業(yè)知識，還有更多的為人處事的道理，使我得以迅速成熟起來，為踏入社會奠定了基礎(chǔ)。計算機信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書參考文獻參考文獻[1]任豐原,海寧,[J].軟件學(xué)報,2003,14(7):12821291.[2]曦煌．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究[M]．江蘇江南大學(xué)輕工信息技術(shù)與工程，2008.[3]宋文,王兵,周應(yīng)賓．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與運用[M]．北京電子工業(yè)出版社，2007.[4]李敏強,林丹．遺傳算法的基本理論與應(yīng)用[M]．北京科學(xué)出版社,2002.[5]何中勝,朱宇光,[J].計算機測量與控制,2012,20(7):17371739,1749.[6]趙旭,雷霖,[J].傳感器與微系統(tǒng),2007,26(8)::[7]張晉，[J].計算機工程,2009,35(14):1619.[8]張美燕，[J].傳感技術(shù)學(xué)報,2013,26(5):728733.[9][J].計算機應(yīng)用,2013,33(7):18201833.[10][J].西南大學(xué)學(xué)報,2013, 35(1):155159.[11] A. 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