بهینه سازی جایابی شبکه های سنسور بی سیم با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی سراسری و مدل سنجش احتمالی

در سالهای اخیر، شبکه های حسگر بی سیم 4 در کاربردهای متعددی مورد مطالعه قرار گرفته اند. یکی از مسایل مهم مورد مطالعه در این شبکه ها، جایابی5 بهینه حسگرها به منظور دستیابی به بیشینه ی مقدار پوشش6 است. از این رو، در اکثر تحقیقات برای رسیدن به پوشش حداکثر از الگوریتم های بهینه سازی استفاده شده است. در یک رده بندی کلی، الگوریتمهای بهینه سازی برای جایابی بهینه حسگر با هدف افزایش پوشش، به دو گروه الگوریتمهای بهینه سازی محلی و سراسری تقسیم میشوند. الگوریتم های سراسری عموما از یک روش تصادفی بر اساس یک روند تکاملی استفاده میکنند. در اغلب تحقیقات انجام شده، مدل محیط و بعضا چیدمان حسگرها در شبکه به صورت کاملا ساده سازی شده در نظر گرفته شدهاند. در این تحقیق با مدلسازی رستری و برداری محیط در فضاهای دو و سه بعدی، عملکرد الگوریتم های بهینه سازی سراسری به منظور جانمایی بهینه حسگرها، ارزیابی و مقایسه شده اند و مدل محیط برداری به عنوان مدل دقیقتر استفاده میشود.از آنجایی که هدف مقایسه عملکرد و نتایج الگوریتم های سراسری بوده است، منطقه مورد مطالعه و شرایط پیادهسازی یکسان فرض شده اند. در این مقاله، چند روش بهینه سازی برای جایابی سنسور، از جمله الگوریتم های ژنتیک، VFCPSO ،L-BFGS و CMA-ES ، پیادهسازی و معیار ارزیابی الگوریتم ها برای مسیله جایابی شبکه های حسگر بیسیم، مقدار پوشش بهینه، دقت پوشش آنها نسبت به مدل محیط و سرعت همگرایی الگوریتمها در نظر گرفته شده است.از سوی دیگر، در این تحقیق مدل احتمالی پوشش7 برای هر یک از الگوریتم های بهینه سازی سراسری پیاده سازی شدند. نتایج این پیادهسازیها نشان میدهد که وجود پارامترهای پیچیدهتر در مدل محیط و پوشش، نتایج دقیق تر و منطبق تری با واقعیت را ارایه میکند. با این حال ممکن است کارایی زمانی الگوریتمها را کاهش دهد.

کلیدواژه ها:

شبکه های حسگر بی سیم ، جایابی حسگر ، پوشش شبکه ، الگوریتم های بهینه سازی سراسری ، مدل احتمالی پوشش ، مدل رستری ، مدل برداری