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1.程序功能描述
2.测试软件版本以及运行结果展示
3.核心程序
4.本算法原理
4.1 虚拟力优化算法
4.2 覆盖覆盖率计算
5.完整程序 1.程序功能描述 基于虚拟力优化的无线传感器网络覆盖率#xff0c;仿真输出优化前后的网络覆盖率#xff0c;覆盖率优化收敛迭代曲线…目录
1.程序功能描述
2.测试软件版本以及运行结果展示
3.核心程序
4.本算法原理
4.1 虚拟力优化算法
4.2 覆盖覆盖率计算
5.完整程序 1.程序功能描述 基于虚拟力优化的无线传感器网络覆盖率仿真输出优化前后的网络覆盖率覆盖率优化收敛迭代曲线。
2.测试软件版本以及运行结果展示
MATLAB2022a版本运行 3.核心程序
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for t1:Iter1Fsvh sqrt(Fsh^2Fsv^2);if Fsvh0Pxy(i,1)Pxy(i,1)0;Pxy(i,2)Pxy(i,2)0;elsePxy(i,1)Pxy(i,1)Fsh/Fsvh*step2*exp(-1/Fsvh);Pxy(i,2)Pxy(i,2)Fsv/Fsvh*step2*exp(-1/Fsvh);end%约束if Pxy(i,1)XminPxy(i,1)Xmin;endif Pxy(i,1)XmaxPxy(i,1)Xmax;endif Pxy(i,2)YminPxy(i,2)Ymin;endif Pxy(i,2)YmaxPxy(i,2)Ymax;endend% 重新计算覆盖率[Kidxs,summ,k1]func_cover(Xk1,Yk1,Pxy,Radius); Fgl(t) summ/K;endfigure;
plot(Fgl)
xlabel(迭代次数);
ylabel(覆盖率收敛曲线);figure,
scales[Xmin Ymin;Xmin Ymax;Xmax Ymax;Xmax Ymin];
fill(scales(:,1),scales(:,2),[0.8,0.8,0.8]);
hold on
plot(Pxy(:,1),Pxy(:,2),r.,linewidth,5);
for i1:Nodesx1Pxy(i,1)Radius*cos(w);y1Pxy(i,2)Radius*sin(w);hold onfill(x1,y1,g)
end
axis([0 1000 0 900]);
xlabel(X/m);
ylabel(Y/m);
hold on
plot([Xmin Xmax],[Ymin Ymin],k,linewidth,2);
hold on
plot([Xmin Xmin],[Ymin Ymax],k,linewidth,2);
hold on
plot([Xmax Xmax],[Ymin Ymax],k,linewidth,2);
hold on
plot([Xmin Xmax],[Ymax Ymax],k,linewidth,2);
title([优化后分布,覆盖率为,num2str(Fgl(end))]);
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4.本算法原理 无线传感器网络Wireless Sensor Networks, WSNs由大量散布在特定区域的传感器节点组成这些节点负责环境信息的采集和数据的无线传输。网络的覆盖率是衡量WSNs性能的关键指标之一它反映了网络对监测区域的感知能力。为了提高覆盖率研究者们提出了多种方法其中基于虚拟力优化Virtual Force-based Optimization的方法因其直观性和有效性而备受关注。
4.1 虚拟力优化算法 虚拟力优化算法是一种基于物理模型的优化算法。它通过模拟物理力学的作用从而对待优化问题的解进行优化。其基本思想是将待优化问题的解表示为一组点的位置然后引入一些虚拟力如斥力、引力等从而对点的位置进行优化。 虚拟力优化算法包括以下几个步骤
初始化点的位置随机生成一组初始点的位置。
计算虚拟力根据问题的特点计算每个点的斥力和引力。
更新点的位置根据虚拟力的作用更新每个点的位置。
终止条件达到预定的终止条件后输出最优解。
计算虚拟力根据问题的特点计算每个点的斥力和引力。具体来说可以采用以下几个虚拟力
1斥力用于避免传感器之间的重叠。斥力大小与传感器之间的距离成反比距离越近斥力越大。
2引力用于吸引传感器到目标区域。引力大小与传感器与目标区域的距离成反比距离越近引力越大。
3墙壁斥力用于避免传感器与墙壁的碰撞。墙壁斥力大小与传感器与墙壁的距离成反比距离越近斥力越大。
更新点的位置根据虚拟力的作用更新每个点的位置。具体来说根据每个点所受到的虚拟力的大小和方向计算每个点的加速度然后根据加速度更新每个点的速度和位置。
重复步骤4和5直到达到预定的终止条件。
4.2 覆盖覆盖率计算 覆盖的计算采用的是平面扫描法对于两种传感器一个圆形一个正方形那么对于每次优化得到的坐标我们对整个平面区域进行扫描计算每一个点是否处于某个或者多个传感器如果满足这个条件那么这个点计入到覆盖区域里面然后扫描完所有点之后统计一共多少个点呗扫描进去了即覆盖率。
5.完整程序
VVV
