基于多目标优化的多移动充电设备路径规划算法研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong487
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
能量受限一直是制约无线传感器网络(WSN)大规模应用的重要问题,如何为传感器节点进行有效的能量补充受到越来越多的学者关注。有学者提出在网络中部署一个或多个移动充电设备(Mobile Charger,MC)为传感器节点进行充电。目前关于MC的充电路径规划大多是针对单MC开展研究,关于多MC的研究较少,并且当前的多MC充电路径规划研究仅仅考虑一个性能指标。本文针对多MC充电路径规划进行研究,联合考虑多MC的能量效用和承担充电任务均衡性,研究基于多目标优化的多MC充电路径规划问题。本文首先研究在一轮充电调度中多MC为所有的传感器节点都进行充电,建立多MC全覆盖充电模型,确定了每一个MC所服务的传感器节点集合以及在所服务的每个节点处停留的时间。以最大化多MC能量利用率和均衡多MC承担充电任务为目标,建立基于多目标优化的多MC全覆盖充电路径规划问题模型,并设计基于分解多目标烟花的多MC全覆盖充电路径规划算法(FCCPA)求解该问题。实验结果表明,FCCPA算法得到的能量利用率最高达到了33.49%,优于MOEA/D算法6.15%、MOFWA算法2.54%和Schedule Algorithm 5.45%,并且FCCPA算法得到的充电任务均衡性目标的中位值分别优于MOEA/D算法16.97%、MOFWA算法2.35%和Schedule Algorithm 19.33%。然后,针对多MC仅仅为有充电需求的传感器节点进行能量补充,研究多MC按需充电路径规划问题。当传感器节点的剩余生命低于一定阈值时,向充电服务站发送充电请求,服务站按照基于响应比优先级的动态需求响应策略响应充电请求,为多MC规划充电路径。基于传感器节点能量消耗率预测模型,给出多MC按需充电模型,提出两阶段优化策略,在动态需求响应算法的基础上,联合考虑多MC能量利用率最大化和承担充电任务均衡性两个目标,提出多MC按需充电路径规划算法(MDCPA)求解多MC按需充电路径规划问题。通过仿真实验以及数据分析,MDCPA算法得到的多MC能量利用率最高达到63.14%,优于MOEA/D算法3.41%和MOFWA算法1.15%;得到的充电任务均衡性目标的最优值达到了7.58,优于MOEA/D算法16.34%和MOFWA算法35.93%。表明MDCPA算法在提高多MC按需充电路径规划的能量利用率和均衡多MC充电任务方面,均具有较好的性能。
其他文献
采用光学显微镜,扫描电镜和电子拉伸机等研究了TA15合金经两阶段强韧化退火热处理后的显微组织和性能。结果表明:采取两阶段的热处理工艺后,TA15合金的组织由约20%的初生等轴
阐述了自行设计的高楼逃生及运输装置的机械系统设计方案和工作原理,详细介绍了该装置中单向旋转机构、擒纵机构、绕线机构等主要部分的功能、机构设计及工作过程,同时对该装
大学课程的生成过程既是一个高深知识的探索、发现、判断和选择过程,也是一个高深知识的专门化、逻辑化、系统化和立体化过程,这些过程充满了学术性。大学课程的生成过程是高深
调研当前军用差动转向及微型差动转向六轮车悬架系统,比较其悬架参数并简要分析其悬架形式优缺点。比较传统六轮车与差动转向六轮车转向过程,结合差动转向六轮车ADAMS仿真曲
沉默权起源于17世纪的英国,因为制度的先进性和理论的合理性后被广为推崇。我国学界对中国是否应该引入沉默权展开了激烈的讨论。文章中国沉默权的立法现状着手,论证了在中国
为了更好地在高层建筑火灾中逃生,研发了一种包角加行星轮式高楼自适应逃生器,主要采用包角轮缠绕钢丝绳的方法,把直线下降运动转化为包角轮的旋转运动,旋转离心力通过行星轮
通过对选矿厂磁选机轴承故障原因的调研分析,提出了轴承润滑密封结构优化改进方案,并对设备维护管理方面提出改进建议,以期提高磁选设备机械结构的稳定性,保障生产企业连续高
采用文献资料、测试法、逻辑分析、专家问卷、数理统计等研究方法,对河北省普通高校《学生体质健康标准》测试数据进行分析得知河北省普通高校学生的体质健康现状不容乐观.总体
<正> 我国畜牧业的行业标准建设取得很大进步,目前已有畜牧兽医国家标准、行业标准约1000多项,其中有关畜产品安全的标准有351项(其中畜产品质量与分级195项、兽医80项、残留
期刊
目的观察纤维支气管镜(纤支镜)早期介入治疗儿童肺炎支原体肺炎的疗效。方法选取儿童肺炎支原体肺炎患儿80例,按照患儿发病至接受纤支镜介入治疗的时间,分为对照组(发病至介