Использование MATLAB: алгоритм роя частиц на основе RSSI и оптимизации имитации отжига для решения проблем позиционирования беспроводной сенсорной сети.
Беспроводные сенсорные сети (WSN) — это сети, состоящие из большого количества беспроводных сенсорных узлов, распределенных в определенной области. Узлы взаимодействуют посредством беспроводной связи для сбора и передачи данных в окружающую среду. Одним из важных вопросов является определение местоположения узлов, что имеет решающее значение для многих приложений, таких как мониторинг окружающей среды, интеллектуальный транспорт и т. д. В этой статье будет описано, как использовать MATLAB для реализации алгоритма роя частиц на основе индикации уровня полученного сигнала (RSSI) и оптимизации моделирования отжига для решения проблем позиционирования беспроводной сенсорной сети.
1. Описание проблемы
В беспроводных сенсорных сетях каждый узел определяет свое местоположение путем измерения силы сигналов, отправляемых другими узлами. Согласно модели распространения сигнала, мощность сигнала связана с расстоянием между узлами. Следовательно, расстояние между узлами можно оценить, измерив уровень сигнала между ними. Мы будем использовать RSSI в качестве метрики расстояния.
Цель задачи — оценить местоположение неизвестного узла на основе известного набора местоположений узлов и соответствующих измерений RSSI. Для решения этой проблемы мы будем использовать комбинацию оптимизации моделирования отжига и оптимизации роя частиц.
2. Шаги алгоритма
- подготовка данных
Сначала в качестве обучающих данных собирается набор известных местоположений узлов и соответствующие измерения RSSI. Эти данные будут использоваться для моделирования распространения сигнала между узлами. Собранные данные должны охватывать различные конфигурации узлов и условия окружающей среды, чтобы повысить надежность модели.
- Создание модели распространения сигнала
Используйте собранные данные обучения, чтобы построить модель распространения сигнала между узлами. Этого можно достичь, установив функциональную связь между RSSI и расстоянием между узлами. Обычно используемые модели включают модели потерь на трассе и модели квадратичной интерполяции. Выберите подходящую модель и подгоните обучающие данные, чтобы получить параметры модели.
- Инициализация алгоритма роя частиц
Инициализируйте параметры алгоритма роя частиц, включая количество частиц, диапазон положения, диапазон скорости и т. д. Каждая частица представляет положение неизвестного узла.
- Определение фитнес-функции
Определите функцию приспособленности для оценки качества решения для каждой частицы. В этой задаче адаптировать