智能优化算法应用:基于供需算法3D无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码
智能优化算法应用:基于供需算法3D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:基于供需算法3D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.供需算法
- 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供需算法进行3D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 , z n ) (x_n,y_n,z_n) (xn,yn,zn)在0-1感知模型中,对于平面上任意一点 p ( x p , y p , z p ) p(x_p,y_p,z_p) p(xp,yp,zp),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 + ( z n − z p ) 2 d(n,p)=\sqrt{(x_n-x_p)^2+(y_n-y_p)^2 + (z_n-z_p)^2} d(n,p)=(xn−xp)2+(yn−yp)2+(zn−zp)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 , z i , r } node_i=\{x_i,y_i,z_i,r\} nodei={xi,yi,zi,r},表示以节点 ( x i , y i , z i ) (x_i,y_i,z_i) (xi,yi,zi)为圆心,r为监测半径的球,假定监测区域 A r e a Area Area被数字化离散为 m ∗ n ∗ l m*n*l m∗n∗l个空间点,空间点的坐标为 ( x , y , z ) (x,y,z) (x,y,z),目标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 + ( z i − z ) 2 (3) d(node_i,p)=\sqrt{(x_i-x)^2+(y_i-y)^2 + (z_i-z)^2}\tag{3} d(nodei,p)=(xi−x)2+(yi−y)2+(zi−z)2(3)
目标区域内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即为点 ( x , y , z ) (x,y,z) (x,y,z)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 , z , 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,z,node_i)=\begin{cases}1, if\,d(node_i,p)\leq r\\ 0,\, esle \end{cases}\tag{4} Pcov(x,y,z,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 ∗ l (5) CoverRatio = \frac{\sum P_{cov}}{m*n*l}\tag{5} CoverRatio=m∗n∗l∑Pcov(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.供需算法
供需算法原理请参考:https://blog.csdn.net/u011835903/article/details/118800934
供需算法是寻找最小值。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 ∗ l ) (6) fun = argmin(1 - CoverRatio) = argmin(1-\frac{\sum P_{cov}}{m*n*l}) \tag{6} fun=argmin(1−CoverRatio)=argmin(1−m∗n∗l∑Pcov)(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*AreaZ
AreaX = 100;
AreaY = 100;
AreaZ = 100;
N = 20 ;%覆盖节点数
R = 15;%通信半径
供需算法参数如下:
%% 设定供需优化参数
pop=30; % 种群数量
Max_iteration=30; %设定最大迭代次数
lb = ones(1,3*N);
ub = [AreaX.*ones(1,N),AreaY.*ones(1,N),AreaZ.*ones(1,N)];
dim = 3*N;%维度为3N,N个坐标点
5.算法结果
从结果来看,覆盖率在优化过程中不断上升。表明供需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
相关文章:
智能优化算法应用:基于供需算法3D无线传感器网络(WSN)覆盖优化 - 附代码
智能优化算法应用:基于供需算法3D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:基于供需算法3D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.供需算法4.实验参数设定5.算法结果6.参考文献7.MA…...
vue3 setup语法糖写法基本教程
前言 官网地址:Vue.js - 渐进式 JavaScript 框架 | Vue.js (vuejs.org)下面只讲Vue3与Vue2有差异的地方,一些相同的地方我会忽略或者一笔带过与Vue3一同出来的还有Vite,但是现在不使用它,等以后会有单独的教程使用。目前仍旧使用v…...
利用两个指针的差值求字符串长度
指针和指针也可以相加减,例如定义一个一维数组arr[10];再定义一个指针(int *p)指向数组首元素的地址,定义一个指针(int* q)指向数组最后一个元素的地址,那么q-p的结果就是整个数组的…...
ping命令的工作原理
ping,Packet Internet Groper,是一种因特网包探索器,用于测试网络连接量的程序。Ping 是工作在 TCP/IP 网络体系结构中应用层的一个服务命令, 主要是向特定的目的主机发送 ICMP(Internet Control Message Protocol 因特…...
谷歌的开源供应链安全
本内容是对Go项目负责人Russ Cox 在 ACM SCORED 活动上演讲内容[1]的摘录与整理。 SCORED 是Software Supply Chain Offensive Research and Ecosystem Defenses的简称, SCORED 23[2]于2023年11月30日在丹麦哥本哈根及远程参会形式举行。 摘要 💡 谷歌在开源软件供应…...
分发饼干(贪心算法)
假设你是一位很棒的家长,想要给你的孩子们一些小饼干。但是,每个孩子最多只能给一块饼干。 对每个孩子 i,都有一个胃口值 g[i],这是能让孩子们满足胃口的饼干的最小尺寸;并且每块饼干 j,都有一个尺寸 s[j]…...
基于ssm旅游景点管理系统设计论文
摘 要 现代经济快节奏发展以及不断完善升级的信息化技术,让传统数据信息的管理升级为软件存储,归纳,集中处理数据信息的管理方式。本旅游景点管理系统就是在这样的大环境下诞生,其可以帮助管理者在短时间内处理完毕庞大的数据信息…...
用go封装一下封禁功能
思路 封禁业务也是在一般项目中比较常见的业务。我们也将它封装在库中作为功能之一。 我们同样使用adapter作为底层的存储结构,将封禁标示作为k-v结构存储。 把id和服务名称service作为key,把封禁的级别level作为value,以此我们能实现一些比…...
loki 如何格式化日志
部署 grafana-loki 首先介绍一下如何部署 官方文档:部署 grafana-loki 部署命令 设置集群的存储类,如果有默认可以不设置设置命名空间 helm install loki oci://registry-1.docker.io/bitnamicharts/grafana-loki --set global.storageClasslocal -n …...
在Linux上使用mysqldump备份MySQL数据库的详细步骤
MySQL数据库备份是确保数据安全性的关键步骤之一。在Linux系统上,使用mysqldump工具是一种常见、可靠的方法,它能够导出数据库的结构和数据,以便在需要时进行还原。以下是详细的备份步骤: 步骤 1:登录到MySQL服务器 …...
神经网络基础
神经网络 引言 神经网络的历史背景 神经网络的概念最早可以追溯到20世纪40年代,当时的科学家们受到生物神经系统的启发,尝试模拟人脑的信息处理方式。在接下来的几十年里,这个领域经历了多次兴衰。尽管在最初几十年内进展缓慢,…...
你好,C++(2)1.3 C++世界版图1.4 如何学好C++
1.3 C世界版图 C语言的发展过程,不仅是一个特性不断增加、内容不断丰富的过程,更是一个在应用领域中不断攻城略地的过程。在其30余年的发展过程中,C在多个应用领域都得到了广泛的应用和发展。无论是在最初的UNIX/Linux操作系统上,…...
Ceph入门到精通- smartctl -l error检查硬盘指标
“smartctl -l error” 是一个 Linux 命令,用于查看磁盘驱动器的 SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) 错误日志。SMART 是一种技术,能够监测硬盘驱动器的状态并提供关于硬盘健康状况的信息。 运行该命令后,你将看到…...
【LeetCode刷题】-- 161.相隔为1的编辑距离
161.相隔为1的编辑距离 方法:一次遍历 首先,我们要确认字符串的长度不会相差太远。如果长度差了2个或更多字符,那么 s 和 t 就不可能是一次编辑之差的字符串。 接下来,我们假设 s 的长度总是短于或等于 t 的长度。如果不是这样&…...
SQL进阶理论篇(八):SQL查询的IO成本
文章目录 简介数据库缓冲池查看缓冲池的大小数据页加载的三种方式通过 last_query_cost 统计 SQL 语句的查询成本总结参考文献 简介 本节将介绍磁盘IO是如何加载数据的,重点介绍一下数据库缓冲池的概念。主要包括: 什么是数据库缓冲池,它在…...
宝塔PostgreSQL设置数据库远程访问
宝塔PostgreSQL设置数据库远程访问 宝塔的PostgreSQL1. 添加数据库2. 打开PostgreSQL设置界面3. 修改配置4. 重载配置/重启数据库 Docker的PostgreSQL1. postgresql.conf2. pg_hba.conf3. 重启数据库 注意其他问题 宝塔PostgreSQL设置数据库远程访问?docker容器Post…...
蓝牙协议栈学习笔记
蓝牙协议栈学习笔记 蓝牙简介 蓝牙工作在全球通用的 2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段,使用 IEEE802.11 协议 蓝牙 4.0 是迄今为止第一个蓝牙综合协议规范,将三种规格集成在一起。其中最重要的变化就是 BLE(Blue…...
XXE利用的工作原理,利用方法及防御的案例讲解
XXE(XML外部实体注入)利用是一种网络安全攻击手段,其中攻击者利用XML解析器处理外部实体的方式中的漏洞。这种攻击主要针对的是那些使用XML来处理数据的应用程序,尤其是当这些应用程序没有正确限制外部实体的处理时。通过XXE利用&…...
jpa 修改信息拦截
实现目标springbootJPA 哪个人,修改了哪个表的哪个字段,从什么值修改成什么值 import jakarta.persistence.*; import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import org.apache.commons.lang3.StringUtils; im…...
JavaEE 09 锁策略
1.锁策略 1.1 乐观锁与悲观锁 其实前三个锁是同一种锁,只是站在不同的角度上去进行描述,此处的乐观与悲观其实是指在预测的角度上看会发生锁竞争的概率大小,概率大的则是悲观锁,概率小的则是乐观锁 乐观锁在加锁的时候就会做较少的事情,加锁的速度较快,但是消耗的cpu资源等也会…...
javacv的视频截图功能
之前做了一个资源库的小项目,因为上传资源文件包含视频等附件,所以就需要时用到这个功能。通过对视频截图,然后作为封面缩略图,达到美观效果。 首先呢,需要准备相关的jar包,之前我用的是低版本的1.4.2&…...
Fiddler中AutoResponder的简单使用
AutoResponder,自动回复器,用于将 HTTP 请求重定向为指定的返回类型。 这个功能有点像是一个代理转发器,可以将某一请求的响应结果替换成指定的资源,可以是某个页面也可以是某个本地文件 1.使用 打开“Fiddler”,点击…...
K8S(一)—安装部署
目录 安装部署前提以下的操作指导(在master)之前都是三台机器都需要执行 安装docker服务下面的操作仅在k8smaster执行 安装部署 前提 以下的操作指导(在master)之前都是三台机器都需要执行 关闭防火墙 [rootk8smaster ~]# vim /etc/selinux/config [rootk8smaster ~]# swa…...
Kubernetes Pod 网段与主机内网网段互通
开发环境的需求 开发环境部署 K8s 后,服务器会部署在 K8s 里,通常 Pod 网段被隔离,主机无法访问 实际开发需求,往往需要当前开发调试的服务主机本地部署,其他服则在 K8s 内 因此,使用 K8s ,必…...
go学习redis的学习与使用
文章目录 一、redis的学习与使用1.Redis的基本介绍2.Redis的安装下载安装包即可3.Redis的基本使用1)Redis的启动:2)Redis的操作的三种方式3)说明:Redis安装好后,默认有16个数据库,初始默认使用0…...
娱乐新拐点:TikTok如何改变我们的日常生活?
在数字时代的浪潮中,社交媒体平台不断涌现,其中TikTok以其独特的短视频内容在全球范围内掀起了一场娱乐革命。本文将深入探讨TikTok如何改变我们的日常生活,从社交互动、文化传播到个人创意表达,逐步改写了娱乐的新篇章。 短视频潮…...
【Nginx】Nginx了解(基础)
文章目录 Nginx产生的原因Nginx简介Nginx的作用反向代理负载均衡策略动静分离 Nginx的Windows下的安装Linux下的安装Nginx常用命令 负载均衡功能演示 Nginx产生的原因 背景 一个公司的项目刚刚上线的时候,并发量小,用户使用的少,所以在低并发…...
十九)Stable Diffusion使用教程:ai室内设计案例
今天我们聊聊如何通过SD进行室内设计装修。 方式一:controlnet的seg模型 基础起手式: 选择常用算法,抽卡: 抽到喜欢的图片之后,拖到controlnet里: 选择seg的ade20k预处理器,点击爆炸按钮,得到seg语义分割图,下载下来: 根据语义分割表里的颜色值,到PS里进行修改: 语…...
虚拟机VMware安装centos以及配置网络
目录 1、CentOS7的下载2、CentOS7的配置3、CentOS7的安装4、CentOS7的网络配置 4.1、自动获取IP4.2、固定获取IP 5、XShell连接CentO 准备工作:提前下载和安装好VMware。VMware的安装可以参考这一篇文章:VMware15的下载及安装教程。 1、CentOS7的下载 …...
call 和 apply:改变对象行为的秘密武器(上)
🤍 前端开发工程师(主业)、技术博主(副业)、已过CET6 🍨 阿珊和她的猫_CSDN个人主页 🕠 牛客高级专题作者、在牛客打造高质量专栏《前端面试必备》 🍚 蓝桥云课签约作者、已在蓝桥云…...
建设行业个人云网站/网络运营是什么意思
走向.NET架构设计—第四章—业务层分层架构(中篇)前言: 在上一篇文章中,我们讨论了两种组织业务逻辑的模式:Transaction Script和Active Record。在本篇中开始讲述Domain Model和Anemic Model。注:不管技术…...
access数据库创建网站/如何在百度上投放广告
对iPad的未来表示怀疑的否定论者,仅仅将其定义为大号的iPod touch,他们并没有了解其本质。他们没有看到iPad的主要部分。立即可用的iOS经证实是小型智能手机设备的理想之选,而且还将证明对于iPad较 大的屏幕而言,它甚至更为高效。…...
怎么做wep网站/网络营销什么意思
python基础知识(五) (六)类与对象 类:某一类具有共同属性和特性的事物或者说是一个抽象的描述,比如说大佬类,你就是大佬类里面具体的一个实例。类一般包含属性和方法 (1)…...
企业的网站建设需要做什么/郑州官网网站优化公司
datagrid 获取行号 $(#tt).datagrid(getRowNum) datagrid 隐藏行号 $(#tt).datagrid({ rownumbers:false});...
正规的网站优化推广公司/广州最新消息
Hadoop生态圈 一般来说,狭义的Hadoop仅代表了Common、HDFS、YARN和MapReduce模块。但是开源世界的创造力是无穷的,围绕Hadoop有越来越多的软件蓬勃出现,方兴未艾,构成了一个生机勃勃的Hadoop生态圈。在特定场景下,Hado…...
长沙网络营销网站建设/扬州网络推广哪家好
Android zygote 进程启动分析Android zygote 进程启动分析前言概述zygote 进程启动zygote 进程入口AppRuntim.startAppRuntime.startVmAppRuntime.startRegZygoteInit.mainZygoteInit.registerZygoteSocketZygoteInit.preloadZygoteInit.startSystemServerZygoteInit.runSelect…...