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基于多目标局部变异-自适应量子粒子群优化算法的复杂地形多传感器优化部署

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兵工学报 2018年第11期39卷 2192-2201页

作者：徐公国段修生单甘霖童俊陆军工程大学石家庄校区河北石家庄050003 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

对复杂地形下的多传感器部署问题进行研究,提出了基于多目标局部变异-自适应量子粒子群优化(LM-AQPSO)算法的多传感器多目标优化部署方法。该方法对复杂地形进行多属性网格建模,给出了传感器探测模型和优化目标。引进局部变异和参数自... 详细信息

对复杂地形下的多传感器部署问题进行研究,提出了基于多目标局部变异-自适应量子粒子群优化(LM-AQPSO)算法的多传感器多目标优化部署方法。该方法对复杂地形进行多属性网格建模,给出了传感器探测模型和优化目标。引进局部变异和参数自适应策略对量子粒子群优化算法进行改进,并提出了基于LM-AQPSO的多目标Pareto最优解集优化算法。考虑多目标部署需求,构建了基于Pareto最优解集的多传感器优化部署模型。仿真实验结果表明:相对于经典的改进非支配排序遗传算法,所提算法优化的Pareto最优解有着更好的收敛性和分布性,且寻优时间更短;所提模型能有效解决多目标多传感器部署问题,并能同时提供更多的决策方案。

关键词：传感器部署复杂地形多目标优化量子粒子群 Pareto最优解

考虑障碍物的RSSI室内定位传感器多目标优化

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第3期48卷 471-479,488页

作者：吴辉刘哲胡进浙江传媒学院智能媒体技术研究院浙江杭州310018 浙江传媒学院媒体工程学院浙江杭州310018 杭州电子科技大学自动化学院浙江杭州310018

针对目前无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)部署时,障碍物影响WSN优化部署的问题,以接收信号强度指示传感器室内定位应用为例,提出了一种考虑障碍物的无线传感器多目标优化部署方法。首先,基于室内定位算法原理和传感器覆... 详细信息

针对目前无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)部署时,障碍物影响WSN优化部署的问题,以接收信号强度指示传感器室内定位应用为例,提出了一种考虑障碍物的无线传感器多目标优化部署方法。首先,基于室内定位算法原理和传感器覆盖模型,给出了在室内定位场景下WSN有效覆盖率的概念和信标节点部署模型。然后,在分析障碍物感知模型和信标节点部署策略的基础上,提出了考虑障碍物的传感器部署多目标优化模型。最后,以第三代非支配排序遗传算法为基础设计优化模型求解算法,数值仿真结果与正三角形、正方形、正六边形均匀部署,以及没有考虑障碍物的优化部署(进化1 000代,传感器个数为36)结果进行对比,结果表明所提方法的WSN有效覆盖率分别提高了52.7%、112.1%、16.6%和9.62%。

关键词：传感器部署无线传感器网络多目标优化障碍物有效覆盖率室内定位

基于CFD仿真的传感器部署方法研究：面向室内环境智能化控制

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基于CFD仿真的传感器部署方法研究：面向室内环境智能化控制

作者：丁俊伟广州大学

学位级别：硕士

建筑行业在我国是耗能大户,在减少碳排放方面具有较大的潜力。其中维持建筑运行的系统（供暖、通风、照明等系统）能耗在建筑总能耗中占有重要比重,如用于调控室内环境的HVAC（Heating,Ventilation and Air Conditioning,暖通空调）系... 详细信息

建筑行业在我国是耗能大户,在减少碳排放方面具有较大的潜力。其中维持建筑运行的系统（供暖、通风、照明等系统）能耗在建筑总能耗中占有重要比重,如用于调控室内环境的HVAC（Heating,Ventilation and Air Conditioning,暖通空调）系统能耗约为办公建筑总能耗的40%。因此,通过建筑智慧运维系统高效管理建筑能耗有利于减少碳排放,实现“双碳”目标。传感器技术是室内环境监测和控制的常用方法,通过传感器获取室内环境参数,为送风策略以及送风参数的调整提供参考,营造健康、安全的室内环境,同时有效降低通风空调系统的能耗。由于建筑室内环境中空气污染物的分布在时间和空间上都存在较大的差异,利用有限个数的监测点准确描述室内物理参数的时空分布是传感器监测的核心问题。因此,本文的主要目的是研究传感器监测点部署策略,实现高效的室内环境监测与预测,从而为建筑通风系统的控制提供科学依据。本工作采用CFD数值模拟软件构建通风空间二氧化碳浓度和气流速度的基础数据库,并基于低维通风模型（Low-dimensional Ventilation Model）构建数据库。第一步使用模糊聚类算法（Fuzzy C-means）对数据库中二氧化碳浓度和气流速度进行聚类,分析二氧化碳在气流组织作用下的空间分布特征。第二步基于降阶模型得到的扩散特征,对二氧化碳扩散的非稳态过程快速预测。本文主要结论如下:（1）建筑通风空间存在三个主要特征区域:送风主流区（Main flow zone）,气流速度高,二氧化碳浓度低;主要扩散区（Main diffusion zone）,气流速度低、污染物浓度高;充分混合区（Well-mixed zone）,气流速度较低,污染物浓度较低。（2）对于一般的通风空间,三个放置在主要特征区域的监测点可以准确表征相应区域的二氧化碳浓度水平,最大误差为10.7%;（3）污染扩散过程可以使用降阶模型的主要特征模态近似描述,本文使用了12个主要特征模态;（4）污染扩散过程的前三阶特征模态代表了三种作用于通风系统的过程:（a）二氧化碳源的扩散过程,作用于主要扩散区;（b）通风系统的稀释过程,作用于充分混合区;（c）二氧化碳的输运过程,作用于三个主要特征区域。（5）基于主要特征模态对36秒至42秒内的二氧化碳浓度分布预测的误差在3.26%左右。当使用监测点数据表示第36秒的二氧化碳浓度分布进行预测,预测误差最大为13.28%。本项工作通过研究污染扩散过程中的时空分布特征,给出了监测点选取的普适方法,为智慧运维系统提供通风参数的有效、快速调整。旨在为提高非住宅建筑空气质量以及能耗节约方面做出一定贡献。

关键词：建筑通风传感器部署污染扩散降阶模型区域监测

基于烟花算法的要地防空多传感器部署规划方法

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飞行力学 2021年第6期39卷 62-67,88页

作者：万佳庆王鹏飞郭强李新国张栋西北工业大学航天学院陕西西安710072 西安现代控制技术研究所陕西西安710065

针对传统的多传感器部署规划不适用于要地防空任务场景的问题,提出了基于烟花算法的要地防空多传感器部署规划方法。首先,以要地防空为研究背景,对多传感器部署涉及到的要地覆盖率、多重覆盖率以及传感器利用效率进行了建模与分析,建立... 详细信息

针对传统的多传感器部署规划不适用于要地防空任务场景的问题,提出了基于烟花算法的要地防空多传感器部署规划方法。首先,以要地防空为研究背景,对多传感器部署涉及到的要地覆盖率、多重覆盖率以及传感器利用效率进行了建模与分析,建立了多传感器部署的指标模型;其次,将烟花算法中的模型与传感器部署模型进行映射,利用烟花算子的多样性和求解的快速性实现多传感器部署模型的求解。仿真结果表明,目标区域覆盖率等关键指标均满足重点区域全覆盖和目标区域覆盖率95%以上的需求,将烟花算法应用于要地防空多传感器部署问题具有可行性。

关键词：要地防空传感器部署烟花算法协同防空

基于三维温度场快速重建的传感器节点优化部署研究

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传感技术学报 2022年第5期35卷 660-666页

作者：李欣庞成鑫李康张军黄墀志王东亮上海电力大学电子与信息工程学院上海200090 国电南瑞南京控制系统有限公司江苏南京210061

物联网背景下,工业场景的温度场可视化可以反映设备的使用状况,有利于提高工业设备的工作效率、节约能源以及降低事故发生率。在工业三维温度场可视化研究中,为提高温度场重建精度、降低工业成本,优化部署传感器节点成为重要解决途径。... 详细信息

物联网背景下,工业场景的温度场可视化可以反映设备的使用状况,有利于提高工业设备的工作效率、节约能源以及降低事故发生率。在工业三维温度场可视化研究中,为提高温度场重建精度、降低工业成本,优化部署传感器节点成为重要解决途径。由此,提出了一种基于模拟退火算法(SA)和Kriging算法的优化算法(SA-Kriging算法),在保证三维温度场重建精度的前提下,用最少数目和最优位置的传感器节点快速重建三维温度场。MATLAB模拟实验显示:相比于均匀布置传感器节点,采用该算法部署传感器节点获得的平均重建均方根误差降低4.42%。结果表明SA-Kriging算法对于传感器节点的数目与位置皆可实现优化,极大提高了三维温度场重建的准确性。

关键词：三维温度场重建传感器部署模拟退火算法 Kriging算法

温室微喷空气湿度场重建的传感器优化部署研究

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节水灌溉 2020年第7期 69-73,80页

作者：付聪郑世健刘知贵西南科技大学信息工程学院四川绵阳621000 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621000

针对温室变量微喷作业中空气湿度传感器部署问题,在经典连续粒子群思想和算法框架基础上,重新定义问题的表示方法和速度-位置规则来优化空气湿度传感器部署;利用时空协同克里金插值方法构建适应度函数。针对适应度函数,利用设计的离散... 详细信息

针对温室变量微喷作业中空气湿度传感器部署问题,在经典连续粒子群思想和算法框架基础上,重新定义问题的表示方法和速度-位置规则来优化空气湿度传感器部署;利用时空协同克里金插值方法构建适应度函数。针对适应度函数,利用设计的离散粒子群算法的迭代计算得到传感器位置与数目。通过仿真实验,对最终传感器部署的采样值使用Kriging插值与未优化的数据三维图进行空气湿度场重建精度对比和统计方法验证,验证了该算法的有效性,为温室变量微喷作业奠定基础。

关键词：湿度场离散粒子群算法逐步累积和算法传感器部署

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基于操作风险的双模式传感器管理方法

控制与决策 2020年第12期35卷 2993-2998页

作者：庞策单甘霖陆军工程大学电子与光学工程系石家庄050000

基于风险理论研究同时面向目标检测和跟踪任务的传感器管理方法.首先,定义目标检测风险和目标跟踪风险,并分别给出计算方法;其次,以目标检测风险最小化为目标函数建立传感器部署模型,以目标检测风险和目标跟踪风险之和最小化为目标函数... 详细信息

基于风险理论研究同时面向目标检测和跟踪任务的传感器管理方法.首先,定义目标检测风险和目标跟踪风险,并分别给出计算方法;其次,以目标检测风险最小化为目标函数建立传感器部署模型,以目标检测风险和目标跟踪风险之和最小化为目标函数建立传感器调度模型,且该调度发生在前面传感器部署模型建立的传感器网络之上;然后,针对模型的求解,同时为克服基本人工蜂群算法易陷入局部最优的缺点,提出改进的双向轮盘赌-粒子群-蜂群算法;最后,通过仿真验证模型和算法的有效性.

关键词：传感器管理传感器部署传感器调度目标检测目标跟踪操作风险人工蜂群算法

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基于改进粒子群优化算法的传感器部署机制

仪表技术与传感器 2016年第12期 176-180页

作者：丁晨阳彭军扬州市职业大学电子工程学院江苏扬州225009 中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410075

为提高无线传感器网络性能,通过恰当的传感器部署机制获得优化的覆盖是很重要的问题。改进的粒子群优化算法通过重新部署初始随机分布的移动传感器,改善了覆盖效果。针对粒子群优化算法可能出现局部最优而导致覆盖优化效果降低问题,引... 详细信息

为提高无线传感器网络性能,通过恰当的传感器部署机制获得优化的覆盖是很重要的问题。改进的粒子群优化算法通过重新部署初始随机分布的移动传感器,改善了覆盖效果。针对粒子群优化算法可能出现局部最优而导致覆盖优化效果降低问题,引入模拟退火算法的接受规则更新微粒的速度和位置。为减少算法执行时间,采用Voronoi图覆盖空缺和传感器间距离的标准偏差设计了适应度函数。最后根据移动距离调整各个传感器的移动目标,减少了能量消耗。仿真结果表明:和原始粒子群算法相比,改进的算法能够获得更高的覆盖率、更快的收敛以及更低的能量消耗。

关键词：传感器部署覆盖粒子群优化模拟退火

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网格法在无线传感器网络部署中的应用

传感器与微系统 2012年第3期31卷 150-152页

作者：李海华范娟陈利华中科技大学文华学院电气系湖北武汉430074

传感器节点的数量关系到无线传感器网络的总成本和网络的性能,是设计无线传感器网络优先考虑的问题。对无线传感器网络部署中重点考虑的覆盖、连通性和节能问题进行了讨论,基于网格法对几种不同的传感器部署方案进行分析,计算了它们的... 详细信息

传感器节点的数量关系到无线传感器网络的总成本和网络的性能,是设计无线传感器网络优先考虑的问题。对无线传感器网络部署中重点考虑的覆盖、连通性和节能问题进行了讨论,基于网格法对几种不同的传感器部署方案进行分析,计算了它们的有效覆盖面积和有效覆盖率。通过计算和分析可知,传感器按等边三角形部署时,重叠区域小,需要的传感器数量少,是最理想的部署策略。

关键词：网格法无线传感器网络传感器部署有效覆盖