基于演化博弈論的無(wú)線傳感網(wǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分群算法

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1、為了確保“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?；谘莼┺恼摰臒o(wú)線傳感網(wǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分群算法　　摘要：針對(duì)大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多輻射源定位中，輻射源公共覆蓋范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)能耗過(guò)高造成網(wǎng)絡(luò)壽命降低的問題，提出一種基于演化博弈理論的傳感網(wǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)分群算法。通過(guò)將最優(yōu)節(jié)點(diǎn)集的搜索空間映射到博弈的策略組合空間，以博弈的效用函數(shù)為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建了非合作博弈模型；利用納什均衡分析及均衡的擾動(dòng)恢復(fù)過(guò)程實(shí)現(xiàn)目標(biāo)優(yōu)化；設(shè)計(jì)了分群算法以優(yōu)化

2、節(jié)點(diǎn)集組成相應(yīng)的群參與最終的定位。以接收信號(hào)強(qiáng)度指示/信號(hào)到達(dá)時(shí)間差兩輪定位為例，將該算法與典型的最近鄰算法、基于離散粒子群優(yōu)化的分群算法在定位精度和網(wǎng)絡(luò)壽命方面作對(duì)比。仿真結(jié)果表明，該分群算法避免了多輻射源公共覆蓋區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗較高的問題，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命，同時(shí)保證了對(duì)輻射源的定位?！　￡P(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；多輻射源定位；分群算法；演化博弈論；納什均衡；網(wǎng)絡(luò)壽命；定位精度　　中圖分類號(hào)：　　文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A　　0引言為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行

3、安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確?！敖虒W(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　‰S著微機(jī)電技術(shù)與無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居、空間探索以及目標(biāo)定位跟蹤等領(lǐng)域[1]。特別是網(wǎng)絡(luò)的分布式信息處理、抗毀性強(qiáng)、快速展開等特點(diǎn)，使得WSN成為輻射源定位的有效手段和方法[2-4]。與傳統(tǒng)的單節(jié)點(diǎn)定位方法相比較，基于WSN的分布式輻射源定位方法具有定位精度高、廉價(jià)

4、、可靠以及隱蔽性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)的另一優(yōu)勢(shì)是同時(shí)實(shí)現(xiàn)多輻射源定位，但是當(dāng)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)輻射源節(jié)點(diǎn)且各輻射源節(jié)點(diǎn)具有公共覆蓋區(qū)時(shí)，如何對(duì)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分群實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗與定位精度整體最優(yōu)，同時(shí)避免多輻射源公共覆蓋范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗增加，是實(shí)現(xiàn)多輻射源定位的核心問題之一?！　≡诂F(xiàn)有的面向定位的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分群算法研究中，對(duì)于多輻射源定位的應(yīng)用，特別是輻射源節(jié)點(diǎn)之間的覆蓋區(qū)域存在交疊時(shí)，一個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可能監(jiān)測(cè)到多個(gè)輻射源的輻射信號(hào)，致使其能耗消耗過(guò)快，出現(xiàn)過(guò)早死亡，從而影響網(wǎng)絡(luò)的壽命。為保證節(jié)點(diǎn)的能耗均衡以及盡可能地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命，應(yīng)當(dāng)盡量避免多輻射

5、源公共覆蓋區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)同時(shí)服務(wù)于多個(gè)輻射源的定位。在文獻(xiàn)[5-8]等相關(guān)文獻(xiàn)中給出了相應(yīng)的彈性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、改進(jìn)粒子群算法等來(lái)優(yōu)化多輻射源定位中公共區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)服務(wù)于多個(gè)輻射源定位的情況。然而，在上述方法中沒有考慮參與定位節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于輻射源的位置對(duì)定位精度的影響，僅簡(jiǎn)單地將參與定位的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)定為3個(gè)，選擇距離輻射源位置較近的節(jié)點(diǎn)參與定位。為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)的特色欄目開展課外活動(dòng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行安全教育、健康教育、反邪教教育等豐富學(xué)生的課余文化生活。為了確保

6、“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備正常使用，我校做到安裝、教師培訓(xùn)同步進(jìn)行。設(shè)備安裝到位后，中心校組織各學(xué)點(diǎn)管理人員統(tǒng)一到縣教師進(jìn)修學(xué)校進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉系統(tǒng)的使用和維護(hù)?！　〉?，基于多點(diǎn)聯(lián)合定位的定位精度與監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的分布有密切的關(guān)系[9]，優(yōu)化選取合適位置的節(jié)點(diǎn)組成群將有助于提高對(duì)輻射源的定位精度。文獻(xiàn)[10]給出了一種基于離散粒子群優(yōu)化的分群算法，雖然在最優(yōu)節(jié)點(diǎn)集選取的過(guò)程中考慮了節(jié)點(diǎn)的幾何分布對(duì)定位精度的影響，但是該分群算法針對(duì)的是單輻射源情況，未考慮多輻射源情況下公共區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗較高的問題?！　≡赪SN中，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)通常隨機(jī)大規(guī)模地布設(shè)

7、在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，在多輻射源個(gè)數(shù)已知的情況下，如何進(jìn)行分群在避免多輻射源公共覆蓋區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗較高、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命的同時(shí)為定位提供服務(wù)是本文所要研究問題的關(guān)鍵?！　”疚尼槍?duì)WSN中多輻射源公共覆蓋區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能耗較高的問題，基于演化博弈論提出了一種面向多輻射源定位的分群算法。首先，建立了問題的數(shù)學(xué)模型，并將求解的問題模型映射到博弈的模型空間；然后，利用演化博弈論方法求解出全局最優(yōu)節(jié)點(diǎn)集；最后，對(duì)最優(yōu)節(jié)點(diǎn)集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)再次利用博弈論方法進(jìn)行群首選取，最終實(shí)現(xiàn)了面向多輻射源定位的分群算法。仿真結(jié)果表明，該方法在保證對(duì)輻射源的定位精度的同時(shí)避免了多輻射源覆蓋區(qū)

8、域內(nèi)節(jié)點(diǎn)能耗較高的問題，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命?！　?問題描述為了充分發(fā)揮“教學(xué)點(diǎn)數(shù)字教育資源全覆蓋”項(xiàng)目設(shè)備的作用，我們不僅把資源運(yùn)用于課堂教學(xué)，還利用系統(tǒng)