本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)免疫分簇覆蓋優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式的網(wǎng)絡(luò)，具有無(wú)中心自組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化和能量受限等特點(diǎn)，以及工作環(huán)境存在不可預(yù)測(cè)性，這將大大降低網(wǎng)絡(luò)覆蓋性和節(jié)點(diǎn)傳輸可靠性。對(duì)于分布式網(wǎng)絡(luò)首先需要解決的問題是網(wǎng)絡(luò)對(duì)待監(jiān)測(cè)對(duì)象的覆蓋問題，這是網(wǎng)絡(luò)開展監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)。覆蓋問題可看作是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在多種限制因素的制約下，通過自身位置移動(dòng)、感知方向轉(zhuǎn)變和通信路由選擇以達(dá)到實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)資源的問題，從而進(jìn)一步改善網(wǎng)絡(luò)在感知、監(jiān)測(cè)和通信等方面的服務(wù)質(zhì)量。良好的覆蓋控制策略是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)得以正常、高效工作的保障，研究合理的覆蓋控制方法就顯得極為關(guān)鍵。分簇式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂坪蛢?yōu)化的一種較好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｊ?，是傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)基本問題。高效的分簇對(duì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M織和穩(wěn)定可靠的傳輸具有較大的影響。構(gòu)建自適應(yīng)穩(wěn)健的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?duì)提高網(wǎng)絡(luò)自組織能力、自適應(yīng)性和魯棒性具有重要意義。傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂浦饕膯栴}是在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度的連通度前提下，通過功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選擇，形成一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。構(gòu)建層次性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是建立無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸路由的關(guān)鍵，將直接影響到路由傳輸?shù)男阅?。因此如何高效分簇并最大化網(wǎng)絡(luò)覆蓋時(shí)本專利需要解決的問題。根據(jù)生物免疫系統(tǒng)具有的開放性、分布性、動(dòng)態(tài)性和魯棒性等特點(diǎn)以及記憶學(xué)習(xí)、反饋調(diào)節(jié)、無(wú)中心的分布式自治機(jī)理等信息處理機(jī)制，為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞执乜刂坪透采w優(yōu)化提供了新穎的解決問題的方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)分簇優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)的連通性和容錯(cuò)性的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)免疫分簇覆蓋優(yōu)化方法，以解決上述
背景技術(shù)：
中提出的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)免疫分簇覆蓋優(yōu)化方法，包括對(duì)固定節(jié)點(diǎn)免疫分簇優(yōu)化和對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的免疫覆蓋優(yōu)化，具體包括以下步驟：(1)對(duì)固定節(jié)點(diǎn)免疫分簇優(yōu)化，具體包括以下步驟：步驟1，初始化參數(shù)；步驟2，第一抗原識(shí)別：第一抗原識(shí)別相當(dāng)于簇頭節(jié)點(diǎn)與其周圍鄰居節(jié)點(diǎn)能否建立聯(lián)系，產(chǎn)生初始第一抗體群；以一定的概率隨機(jī)選擇一定數(shù)量的普通節(jié)點(diǎn)作為初始簇頭節(jié)點(diǎn)，即作為第一抗體；步驟3，節(jié)點(diǎn)隸屬度計(jì)算，運(yùn)用定義的節(jié)點(diǎn)隸屬度函數(shù)計(jì)算第一抗體與第一抗原的節(jié)點(diǎn)隸屬度；計(jì)算網(wǎng)絡(luò)其余節(jié)點(diǎn)到初始簇頭節(jié)點(diǎn)的距離，采用K-means思想，將距離簇頭節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)歸為一個(gè)簇，從而形成初始第一抗體群，即Ni∈CLkifmin{dist(i，k)，i∈(1,2,…n)，k＝1，2，…，K}(1)步驟4，產(chǎn)生記憶體：選擇進(jìn)入記憶庫(kù)作為候選的優(yōu)化簇頭；步驟5，交叉與變異產(chǎn)生新一代第一抗體群：根據(jù)第一抗體、第一抗原節(jié)點(diǎn)隸屬度計(jì)算結(jié)果，選擇節(jié)點(diǎn)隸屬度高于設(shè)定閥值的第一抗體進(jìn)入下一輪迭代，進(jìn)行第一抗體的激增與抑制；通過第一抗體基因的交叉與變異產(chǎn)生新一代第一抗體種群；將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按自然數(shù)編碼，i為節(jié)點(diǎn)Ni的自然數(shù)編碼，i∈(1,2,…n)；對(duì)原在記憶庫(kù)的第一抗體進(jìn)行交叉與變異，采用的方式為對(duì)記憶庫(kù)的優(yōu)化第一抗體按下式進(jìn)行變異：i′=i+r,i+r<ni-r,i+r>n,i-r>0i+1,otherwise---(2)]]>其中r為[1，n]中隨機(jī)產(chǎn)生的自然數(shù)；將變異后的新第一抗體與原記憶庫(kù)的第一抗體組成新的第一抗體群，按照節(jié)點(diǎn)隸屬度函數(shù)公式重新計(jì)算第一抗原與第一抗體的節(jié)點(diǎn)隸屬度；其中ei為節(jié)點(diǎn)i的當(dāng)前剩余能量，節(jié)點(diǎn)平均剩余能量，dist(i,j)為節(jié)點(diǎn)i到所有節(jié)點(diǎn)j的距離；根據(jù)式(1)選擇第一抗體存入記憶庫(kù)作為新的第一抗體；步驟6，條件終止判別并輸出最優(yōu)解：根據(jù)迭代次數(shù)n和式進(jìn)行判定，滿足條件則停止迭代并輸出最優(yōu)解，否則轉(zhuǎn)至步驟4繼續(xù)計(jì)算；步驟7，簇頭信息進(jìn)行簇內(nèi)交還：選取最后記憶庫(kù)中的第一抗體作為簇頭節(jié)點(diǎn)，與簇成員節(jié)點(diǎn)相互交換信息進(jìn)行成簇確認(rèn)；(2)對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的免疫覆蓋優(yōu)化，具體包括以下步驟：步驟1，初始化參數(shù)，簇頭節(jié)點(diǎn)與周圍移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信，確定節(jié)點(diǎn)位置；步驟2，確定第二抗體與第二抗原，對(duì)第二抗體與第二抗原進(jìn)行編碼，確定初始第二抗體群，包括第二抗體群的規(guī)模，定義參數(shù)固定節(jié)點(diǎn)數(shù)、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)感知半徑和抗體群規(guī)模、抗體變異概率＝0；步驟3，對(duì)第二抗體群所有的第二抗體成員，用式(3)計(jì)算目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)值F(S)；minmzie(F(s)＝wf1(s)+(1-w)f2(s))(3)步驟4，根據(jù)第二抗體節(jié)點(diǎn)變異規(guī)則，對(duì)第二抗體群里的第二抗體成員進(jìn)行變異；將變異后的新第二抗體與原第二抗體相混合，根據(jù)下式和選擇其中最優(yōu)m個(gè)第二抗體，組成新的第二抗體群；以浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)格式表示節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息，節(jié)點(diǎn)變異的方式是對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行變異，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)用浮點(diǎn)型數(shù)字編碼表示該節(jié)點(diǎn)的位置；節(jié)點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)共有n個(gè)節(jié)點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)(xi,yi)；xi代表節(jié)點(diǎn)i的x坐標(biāo)，yi代表節(jié)點(diǎn)i的y坐標(biāo)，共包含n個(gè)節(jié)點(diǎn)，2n個(gè)坐標(biāo)值，即基因值；步驟5，條件終止判別并輸出最優(yōu)解；循環(huán)執(zhí)行步驟3-4直至第二抗體群最優(yōu)值不再變化或迭代次數(shù)達(dá)到一定次數(shù)q時(shí)，第二抗體變異與迭代優(yōu)化結(jié)束并輸出最優(yōu)解，即為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)位置；否則轉(zhuǎn)至步驟3繼續(xù)計(jì)算；步驟6，各簇頭節(jié)點(diǎn)與通信范圍的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信，確定傳感器源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：變異規(guī)則：假設(shè)每個(gè)可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的初始變異規(guī)模為m，即每個(gè)可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有m組可能的初始坐標(biāo)位置，為初始變異的種群的規(guī)模，其中1≤i≤m；優(yōu)秀變異后的第二抗體群規(guī)模是根據(jù)變異后的種群以抗體變異概率記性選擇并加入原第二抗體群，組成新的第二抗體群；每一個(gè)單獨(dú)的第二抗體的變異，是根據(jù)該第二抗體的原基因群里進(jìn)行變異；在第二抗體群s＝(L1，L2，Li，…LK…L2n)中，假設(shè)基因Lii執(zhí)行變異，應(yīng)選擇在本第二抗體的基因群隨即選擇Lip參與突變，則變異后的基因Lii'＝(1-b)Lii+bLip，其中b屬于[0，1]的隨即因子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明基于免疫系統(tǒng)的記憶學(xué)習(xí)、反饋調(diào)節(jié)和無(wú)中心的分布式自治機(jī)理等信息處理機(jī)制，提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)免疫分簇覆蓋優(yōu)化方法，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中部署大量位置固定的傳感器節(jié)點(diǎn)和少量可以移動(dòng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的情況，對(duì)固定節(jié)點(diǎn)進(jìn)行免疫高效分簇，建立優(yōu)化的分簇拓?fù)淇刂?，?duì)層次型分簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)淇刂七M(jìn)行整體優(yōu)化。利用免疫算法對(duì)移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳覆蓋，讓移動(dòng)節(jié)點(diǎn)代替網(wǎng)絡(luò)故障節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)最大覆蓋進(jìn)而保持網(wǎng)絡(luò)的連通性和容錯(cuò)性，解決無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)高效分簇拓?fù)淇刂啤⒕W(wǎng)絡(luò)覆蓋率較低、冗余覆蓋率較大、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)距離較大、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的能量消耗比較大、網(wǎng)絡(luò)的連通性較差等問題。本發(fā)明在節(jié)點(diǎn)處理過程中無(wú)需預(yù)知網(wǎng)絡(luò)的全局信息，充分考慮了網(wǎng)絡(luò)的連通性，適用于大規(guī)模、不規(guī)則的傳感器網(wǎng)絡(luò)。附圖說(shuō)明圖1是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布示意圖；圖2是移動(dòng)節(jié)點(diǎn)覆蓋優(yōu)化示意圖；圖3是免疫覆蓋優(yōu)化下的連通性示意圖；圖4是免疫覆蓋方法下的容錯(cuò)性示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例中，針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的分簇拓?fù)淇刂坪透采w優(yōu)化問題，提出的一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)免疫分簇覆蓋優(yōu)化方法，步驟如下：(1)對(duì)固定節(jié)點(diǎn)免疫分簇優(yōu)化①問題定義第一抗體：定義為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇的簇頭節(jié)點(diǎn)，為問題的解。第一抗原：定義為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域內(nèi)隨機(jī)部署的傳感器節(jié)點(diǎn)，為待求解的問題。第一抗原識(shí)別：對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，為求解最優(yōu)的簇頭節(jié)點(diǎn)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第一抗原對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，而第一抗體則對(duì)應(yīng)于簇頭節(jié)點(diǎn)。第一抗原識(shí)別的過程就是簇頭節(jié)點(diǎn)與其周圍鄰居節(jié)點(diǎn)信息交換傳輸建立聯(lián)系的過程。第一初始群體：隨機(jī)產(chǎn)生一定數(shù)量的簇頭節(jié)點(diǎn)作為初始第一抗體，這些簇頭節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)分布的普通節(jié)點(diǎn)，包含著本身的位置信息和能量信息。節(jié)點(diǎn)隸屬度：節(jié)點(diǎn)隸屬度的大小反映了第一抗原與第一抗體以及第一抗體與第一抗體之間的匹配程度。如果節(jié)點(diǎn)隸屬度越大，則第一抗體與第一抗原就越匹配。節(jié)點(diǎn)隸屬度函數(shù)為：f(i,j)＝dist(i,j)節(jié)點(diǎn)隸屬度函數(shù)定義為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到所有簇頭節(jié)點(diǎn)的距離，i為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，j為簇頭節(jié)點(diǎn)。距離簇頭節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，節(jié)點(diǎn)隸屬度越低。節(jié)點(diǎn)隸屬度反應(yīng)了加入此簇頭節(jié)點(diǎn)所成簇的程度。編碼方式：以自然數(shù)作為編碼方式。記憶庫(kù)：選擇節(jié)點(diǎn)隸屬度高的第一抗體存入記憶庫(kù)作為候選的優(yōu)化簇頭。②具體步驟如下：步驟1，初始化參數(shù)。步驟2，第一抗原識(shí)別。第一抗原識(shí)別相當(dāng)于簇頭節(jié)點(diǎn)與其周圍鄰居節(jié)點(diǎn)能否建立聯(lián)系，產(chǎn)生初始第一抗體群。以一定的概率隨機(jī)選擇一定數(shù)量的普通節(jié)點(diǎn)作為初始簇頭節(jié)點(diǎn)作為第一抗體。步驟3，節(jié)點(diǎn)隸屬度計(jì)算，運(yùn)用定義的節(jié)點(diǎn)隸屬度函數(shù)計(jì)算第一抗體與第一抗原的節(jié)點(diǎn)隸屬度。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)其余節(jié)點(diǎn)到初始簇頭節(jié)點(diǎn)的距離，采用K-means思想，將距離簇頭節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)歸為一個(gè)簇，從而形成初始第一抗體群，即Ni∈CLkifmin{dist(i，k)，i∈(1,2,…n)，k＝1，2，…，K}(1)步驟4，產(chǎn)生記憶體。選擇進(jìn)入記憶庫(kù)作為候選的優(yōu)化簇頭。步驟5，交叉與變異產(chǎn)生新一代第一抗體群。根據(jù)第一抗體、第一抗原節(jié)點(diǎn)隸屬度計(jì)算結(jié)果，選擇節(jié)點(diǎn)隸屬度高于設(shè)定閥值的第一抗體進(jìn)入下一輪迭代，進(jìn)行第一抗體的激增與抑制。通過第一抗體基因的交叉與變異產(chǎn)生新一代第一抗體種群。將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按自然數(shù)編碼，i為節(jié)點(diǎn)Ni的自然數(shù)編碼，i∈(1,2,…n)。對(duì)原在記憶庫(kù)的第一抗體進(jìn)行交叉與變異，方式為對(duì)記憶庫(kù)的優(yōu)化第一抗體按下式進(jìn)行變異：i′=i+r,i+r<ni-r,i+r>n,i-r>0i+1,otherwise---(2)]]>其中r為[1，n]中隨機(jī)產(chǎn)生的自然數(shù)；將變異后的新第一抗體與原記憶庫(kù)的第一抗體組成新的第一抗體群，按照節(jié)點(diǎn)隸屬度函數(shù)公式重新計(jì)算第一抗原與第一抗體的節(jié)點(diǎn)隸屬度；其中ei為節(jié)點(diǎn)i的當(dāng)前剩余能量，節(jié)點(diǎn)平均剩余能量，dist(i,j)為節(jié)點(diǎn)i到所有節(jié)點(diǎn)j的距離；根據(jù)式(1)選擇第一抗體存入記憶庫(kù)作為新的第一抗體。步驟6，條件終止判別并輸出最優(yōu)解。根據(jù)迭代次數(shù)n和式進(jìn)行判定，滿足條件則停止迭代并輸出最優(yōu)解，否則轉(zhuǎn)至步驟4繼續(xù)計(jì)算。步驟7，簇頭信息進(jìn)行簇內(nèi)交還。選取最后記憶庫(kù)中的第一抗體作為簇頭節(jié)點(diǎn)，與簇成員節(jié)點(diǎn)相互交換信息進(jìn)行成簇確認(rèn)。(2)包括移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)免疫覆蓋優(yōu)化①免疫覆蓋問題第二抗體：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域內(nèi)，位于使得目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)取得最大值的坐標(biāo)的可移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)集合。第二抗原：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署區(qū)域內(nèi)m組可以移動(dòng)的數(shù)量為n的傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)集合。第二抗原識(shí)別：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇拓?fù)湎赂采w優(yōu)化問題，是求解在固定簇頭節(jié)點(diǎn)和簇成員節(jié)點(diǎn)的情況下，通過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置的調(diào)整，達(dá)到覆蓋最優(yōu)化。第二抗原識(shí)別的過程就是第二抗原簇頭節(jié)點(diǎn)與第二抗體移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間信息交換傳輸建立聯(lián)系的過程。第二初始群體：隨機(jī)產(chǎn)生一定數(shù)量的簇頭節(jié)點(diǎn)作為初始第二抗體，這些簇頭節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)分布的普通節(jié)點(diǎn)，包含著本身的位置信息和能量信息。目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)：目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)反映免疫進(jìn)化深度與目標(biāo)評(píng)價(jià)期望，或第二抗原與第二抗體以及第二抗體與第二抗體之間的匹配程度。目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)值越高，第二抗體與第二抗原就越匹配。算法的思想是找到第二抗體經(jīng)最初部署后，確定其經(jīng)過變異優(yōu)化后的位置信息，使得節(jié)點(diǎn)覆蓋的面積最大化和節(jié)點(diǎn)移動(dòng)能耗最低，即未覆蓋面積和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)距離最小化。目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)定義為：minmzie(F(s)＝wf1(s)+(1-w)f2(s))(3)編碼方式：以浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)格式表示節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息，節(jié)點(diǎn)變異的方式是對(duì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行變異，如表1所示。表1用實(shí)數(shù)編碼表示第二抗體群是因?yàn)楦浞终鎸?shí)地表示無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)真實(shí)區(qū)域和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)用浮點(diǎn)型數(shù)字編碼是表示該節(jié)點(diǎn)的位置。表1表示節(jié)點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)共有n個(gè)節(jié)點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)(xi,yi)。這就是對(duì)應(yīng)的一組第二抗原，xi代表節(jié)點(diǎn)i的x坐標(biāo)，yi代表節(jié)點(diǎn)i的y坐標(biāo)，共包含n個(gè)節(jié)點(diǎn)，2n個(gè)坐標(biāo)值，即基因值。變異規(guī)則：假設(shè)每個(gè)可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的初始變異規(guī)模為m，即每個(gè)可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有m組可能的初始坐標(biāo)位置，為初始變異的種群的規(guī)模，如表2所示，其中1≤i≤m。表2優(yōu)秀變異后的第二抗體群規(guī)模是根據(jù)變異后的種群以抗體變異概率記性選擇并加入原第二抗體群，組成新的第二抗體群。每一個(gè)單獨(dú)的第二抗體的變異，是根據(jù)該第二抗體的原基因群里進(jìn)行變異。在第二抗體群s＝(L1，L2，Li，…LK…L2n)中，假設(shè)基因Lii執(zhí)行變異，應(yīng)選擇在本第二抗體的基因群隨即選擇Lip參與突變，則變異后的基因Lii'＝(1-b)Lii+bLip，其中b屬于[0，1]的隨即因子。②具體步驟如下：步驟1，初始化參數(shù)，簇頭節(jié)點(diǎn)與周圍移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信，確定節(jié)點(diǎn)位置。步驟2，確定第二抗體與第二抗原，對(duì)第二抗體與第二抗原進(jìn)行編碼，確定初始第二抗體群，包括第二抗體群的規(guī)模，定義參數(shù)固定節(jié)點(diǎn)數(shù)、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)感知半徑和抗體群規(guī)模、抗體變異概率＝0。步驟3，對(duì)第二抗體群所有的第二抗體成員，用式(3)計(jì)算目標(biāo)評(píng)價(jià)函數(shù)值F(S)；minmzie(F(s)＝wf1(s)+(1-w)f2(s))(3)。步驟4，根據(jù)第二抗體節(jié)點(diǎn)變異規(guī)則，對(duì)第二抗體群里的第二抗體成員進(jìn)行變異。將變異后的新第二抗體與原第二抗體相混合，根據(jù)式和選擇其中最優(yōu)m個(gè)第二抗體，組成新的第二抗體群。步驟5，條件終止判別并輸出最優(yōu)解。循環(huán)執(zhí)行步驟3-4直至第二抗體群最優(yōu)值不再變化或迭代次數(shù)達(dá)到一定次數(shù)q時(shí)，第二抗體變異與迭代優(yōu)化結(jié)束并輸出最優(yōu)解，即為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)位置。否則轉(zhuǎn)至步驟3繼續(xù)計(jì)算。步驟6，各簇頭節(jié)點(diǎn)與通信范圍的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信，確定傳感器源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的傳輸路徑。針對(duì)上述方法結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。圖1為監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布。黑色點(diǎn)表示位置固定的傳感器節(jié)點(diǎn)，黑色小圓圈表示位置未固定可以移動(dòng)的傳感器節(jié)點(diǎn)，灰色大圓圈表示節(jié)點(diǎn)感知半徑和范圍。圖中ABCD為4個(gè)分簇的簇頭節(jié)點(diǎn)，虛線表示連接至其成員節(jié)點(diǎn)，分簇外的虛線表示簇頭節(jié)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的感知半徑，為平時(shí)感知半徑的兩倍。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置隨機(jī)分布。后邊黑色節(jié)點(diǎn)為目的節(jié)點(diǎn)，即網(wǎng)絡(luò)中所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將傳送次節(jié)點(diǎn)。由圖1可知，網(wǎng)絡(luò)固定節(jié)點(diǎn)已進(jìn)行分簇，但網(wǎng)絡(luò)覆蓋率未優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)不存在連通性。圖2為監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了覆蓋優(yōu)化。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在免疫覆蓋算法下，調(diào)整了節(jié)點(diǎn)位置，使其所覆蓋區(qū)域面積較以前有所增大，即覆蓋面積ACov(S)與和覆蓋率RCov(S)增大。覆蓋面積增大。區(qū)域中某點(diǎn)被兩個(gè)傳感器或多個(gè)傳感器冗余覆蓋的幾率Poverlap(x，y，Si)減小，整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)區(qū)域里的冗余覆蓋率Rred(S)減小，但網(wǎng)絡(luò)連通性并沒有得到保證，即從簇頭節(jié)點(diǎn)A傳輸數(shù)據(jù)到目的節(jié)點(diǎn)是不可行的。圖3為檢測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在免疫覆蓋算法優(yōu)化下，通過節(jié)點(diǎn)位置的移動(dòng)，以保證節(jié)點(diǎn)之間的連通性。簇頭節(jié)點(diǎn)ABCD可以通過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的中繼，通過路由算法將所采集到的數(shù)據(jù)包傳輸至目的節(jié)點(diǎn)，保證了節(jié)點(diǎn)之間的連通性。但此時(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的覆蓋率并非最大。區(qū)域點(diǎn)概率大表示區(qū)域被傳感器節(jié)點(diǎn)感知可能性增大，但并不一定能保證網(wǎng)絡(luò)連通性。較好的連通性使得網(wǎng)絡(luò)具有一定的冗余覆蓋率。圖4為免疫覆蓋方法的容錯(cuò)性。當(dāng)圖中黑色虛線箭頭所指示的F與G移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)之間的移動(dòng)傳感器出現(xiàn)了故障，F(xiàn)-G之間不能連通，簇頭節(jié)點(diǎn)A-B-目的節(jié)點(diǎn)的連通性不能得到到保證。通過免疫覆蓋算法保證節(jié)點(diǎn)E可以調(diào)整移動(dòng)位置至節(jié)點(diǎn)F與G之間以保證連通性，體現(xiàn)算法的故障節(jié)點(diǎn)容錯(cuò)性。本發(fā)明提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)免疫分簇覆蓋優(yōu)化方法對(duì)固定傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行免疫分簇，對(duì)移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行免疫優(yōu)化調(diào)整，可以有效地解決無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分簇拓?fù)淇刂?、在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)覆蓋率較低，冗余覆蓋率較大等問題，減少網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)，使覆蓋率達(dá)到最大，冗余覆蓋率最小，并減小移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)移動(dòng)能耗，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性的目的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3