ارزیابی پوشش الگوریتم های بهینه سازی سراسری در جایابی شبکه های سنسور بی سیم در محیط های رستری

در سال های اخیر، شبکه های حسگر بی سیم (Wireless Sensor Networks ) در کاربردهای متعددی مانند کنترل و نظارت بر پدیده های دینامیک مورد مطالعه قرار گرفته اند. یکی از مسائل مهم مورد مطالعه در این شبکه ها، جایابی (Deployment) بهینه حسگرها به منظور دستیابی به بیشینه ی مقدار پوشش (Coverage) است. از این رو، در اکثر تحقیقات برای رسیدن به پوشش حداکثر از الگوریتم های بهینه سازی متعددی استفاده شده است. در یک رده بندی کلی، الگوریتم های بهینه سازی برای جایابی بهینه حسگر با هدف افزایش پوشش، به دو گروه الگوریتم های بهینه سازی محلی و سراسری تقسیم می شوند. الگوریتم های سراسری عموما از یک روش تصادفی براساس یک روند تکاملی استفاده می کنند. در تمامی این الگوریتم ها، محاسبه ی تابع هدف جهت ارائه مدل پوشش حسگر در شبکه ضروری است. و واقع بهبود پوشش از طریق بهینه سازی تابع هدف در فضای مساله صورت می گیرد. در این تحقیق، با مدلسازی رستری محیط در فضاهای دو و سه بعدی، عملکرد الگوریتم های بهینه سازی سراسری به منظور جانمایی بهینه حسگرها و در نتیجه ایجاد پوشش حداکثر شبکه های حسگر بی سیم با رویکرد افزایش پوشش، ارزیابی و مقایسه شده اند. از آنجایی که هدف مقایسه عملکرد و نتایج الگوریتم های سراسری بوده است، منطقه مورد مطالعه و شرایط پیاده سازی یکسان فرض شده اند. در این مقاله، چند روش بهینه سازی برای جایابی سنسور، از جمله الگوریتم های ژنتیک VFCPSO (Virtual Force Co-evolutionary Particle Swarm Optimization)، L-BFGS(Limited-memory Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno)، (Genetic Algorithm (GA) ، و (CMA-ES (Covariance Matrix Adaption –Evolution Strategy پیاده سازی شد و معیار ارزیابی الگوریتم ها برای مسئله جایابی شبکه های حسگر بی سیم مقدار پوشش بهینه و سرعت همگرایی الگوریتم ها در نظر گرفته شده است.

کلیدواژه ها:

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