无线传感器网络协同任务分配机制研究

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无线传感器网络是大规模无中心的自组网,其节点能量、存储能力与处理能力有限。为有效解决传感器单节点资源受限与网络应用需求之间的矛盾,本文提出了一种基于动态联盟的无线传感器网络协同任务分配机制。首先建立了一种基于多智能体系统的网络结构框架,进而将动态联盟的思想引入无线传感器网络,提出一种基于动态联盟的协同任务分配机制,这种机制动态更新盟主与各传感器节点存储的信息,给出单节点失效时任务迁移方案,且当任务到来时联盟建立,任务处理完成后,联盟即解散,它可以适用于动态变化的网络环境,并具有一定的自维护性。然后提出一种基于离散粒子群优化的任务分配算法,它是上述机制实现的核心。该算法根据行任务的总完成时间和总能量消耗,采用自适应权重的方法建立适应度函数,结合粒子群算法,实现任务分配策略的优化。算法对粒子的个体多样性与种群多样性进行评价,当它们低于某个阈值时对粒子进行变异操作,保证了种群的多样性,提高算法的全局搜索能力,避免过早陷入局部最优解。用Matlab仿真得到的实验结果证明,该算法具有很好的收敛性,并且可以显著降低网络能耗,缩短任务执行时间,从而延长网络寿命;同时当任务数及网络通信跳数增加时,该算法仍能表现出优良的性能。
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