科创中国

本发明提供一种分层异构无线传感器网络三维优化部署方法，包括获取无线传感器布置区域，并将该区域进行网格离散化处理，且进一步在网格离散化处理后的区域中部署相应的感知节点，以及设定三种类型障碍物及每一种类型障碍物对应的信号衰减值；将汇聚节点的位置坐标以及功率均设置为计算变量；采用自适应果蝇优化算法对汇聚节点的位置坐标以及功率进行寻优求解，得到汇聚层节点最小的总功率以及相应的位置。实施本发明，能在保证汇聚层节点能够对全部感知层节点有效关联的前提下，降低汇聚层节点的总功率。

无线传感器网络(wirelesssensornetworks,wsn)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知外界温度、湿度、噪声、光强度、压力等多种信息的传感器，并最终通过传感网络把这些信息发送给网络的所有者。由于无线传感器网络具有可快速部署、组网高效、隐蔽性强和高容错性的特点，因此在国防军事、农业生产、环境监测、医疗卫生、智能交通、空间探索等多数领域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值。但是，当网络规模过大时，由于单个节点的数据承载能力有限，使自组织的传感网络稳定性较差，导致进行大规模的无线传感器网络的部署时通常采用分层架构。

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知外界温度、噪声、光强度、压力等多种信息的传感器,并最终通过传感网络把这些信息发送给网络的所有者。由于其快速部署、组网高效、隐蔽性强和高容错性的特点,在国防军事、农业生产、环境监测、医疗卫生、智能交通探索等多数领域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值 。但当网络规模过大时,由于单个节点的数据承载能使自组织的传感网络稳定性较差,因此在进行大规模的无线传感器网络的部署时通常采用分层架构 。分层的感器网络架构主要由感知层和汇聚层组成。其中,感知层节点主要负责信息的采集,并将感知数据发送给与之关聚层节点。而汇聚层节点也是散布在网络中的一种节点,其主要任务就是负责与感知层节点关联,汇聚与之关联层节点的数据,并通过多跳的方式转发给汇聚节点(Sink节点)。 

唐震洲，男，副教授。2001年毕业于浙江大学，获得电子工程专业学士学位，2004年毕业于浙江大学信电系，获得通信与信息系统硕士学位，2011年9月至今于大连理工大学攻读通信与信息系统博士学位。主要研究领域包括：网络编码、协作通信、无线传感器网络MAC协议与路由协议等。目前主持一项国家自然科学基金项目，曾主持完成省、市科技计划项目，并参与多项国家和省自然科学基金项目的研究。2014年获浙江省高等教育教学成果奖一等奖。近五年来发表论文20多篇。目前担任KSII T Internet Info，IET networks等多个期刊的审稿人，并曾担任多个国际会议的TPC成员。

分层的无线传感器网络中,汇聚层负责感知层节点流量的汇聚于转发工作,对整个网络的性能具有至关重要的影针对非均匀环境下,分层异构无线传感器网络汇聚层节点的三维优化部署进行研究,目标是在保证感知层节点全覆盖的前提聚层节点的总功率。为此,本文基于果蝇优化算法,提出了一种以感知层节点全覆盖为约束的汇聚层节点位置和总功率联法。为了寻求果蝇优化算法搜索速度和搜索精度的平衡,本文进一步采用了自适应的更新步长机制。仿真结果表明,与传统布无线传感器模型对比,经过本文所提出的优化机制优化后的汇聚层节点部署方案能够在保证感知层节点全覆盖的前提下汇聚层节点的总功率。 

同时,在实际的无线传感器网络应用场景中,经常会因节点的感知、通信、计算等能力的差别而形成异构网线传感器网络中节点的异构化会改变网络拓扑,从而对网络性能产生影响。为此,一些工作针对异构无线传感器拓扑优化进行了研究。中讨论了因节点覆盖半径不同而形成的感知能力异构无线传感器网络的优化中根据各个节点的能量水平不同而将其划分为高能量级与低能量级节点,通过交叉的部署和传输策略有效的延长了能量异构的传感器网络的寿命,中则是通过引入部分较其他节点,在电源、传输带宽能力、存储空间等方面存在明显的优势的高性能异构节点来提升无线传感器网络的数据传输能力。