virtual force algorithm
در نشریات گروه فنی و مهندسی-
International Journal of Industrial Electronics, Control and Optimization, Volume:5 Issue: 3, Summer 2022, PP 215 -230Sensor placement is a critical issue in wireless sensor networks that affects the quality of wireless sensor network coverage. In this paper, we propose an improved virtual force algorithm based on the states of matter (IVFASM) for relocating sensors of a mobile wireless sensor network. IVFASM simulates the behavior of molecules in different states of matter to improve the coverage of sensors. In the proposed IVASM algorithm, the strength of repulsive forces, the kinetic energy of the matter molecules, and attraction radius are dynamically adjusted over time according to different states of matter. As a result, in the gaseous state, sensors move rapidly apart; in the liquid state, sensors absorb each other to fill small holes gradually; in the solid state, sensors stabilize their final position. In the simulation, different states of matter led to improved coverage and fewer holes. Evaluation of the proposed method on 14 sample problems with the different numbers of sensors and comparison of the results with state of the art revealed that the proposed method can achieve a higher coverage rate in almost all sample problems. For a sample problem of 30 sensors, genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) achieved a coverage ratio of 69%, fuzzy redeployment algorithm (FRED) achieved a coverage ratio of 72%, classical virtual force algorithm (VFA) obtained a coverage ratio of 79%, improved virtual force algorithm based on area intensity (IVFAI) achieved a coverage ratio of 82%, and our proposed method IVFASM achieved a coverage ratio of 83%.Keywords: Coverage Improvement, Maximal Coverage, Sensor Placement, States of Matter, Virtual Force Algorithm
-
پوشش حداکثری منطقه یک هدف مهم در چیدمان حسگرهای شبکه حسگر بی سیم است که تحقق آن به افزایش توان نظارتی شبکه کمک می کند. در بسیاری از کاربردها حسگرها ابتدا به صورت تصادفی در منطقه تحت نظارت توزیع می شوند، سپس چیدمان آن ها باید طوری اصلاح شود که پوشش شبکه حداکثر گردد. الگوریتم نیروی مجازی (VFA) سعی می کند تا با در نظر گرفتن نیروهای دافعه و جاذبه بین حسگرها از یک چیدمان اولیه به یک چیدمان مطلوب تر برسد. در این مقاله از ترکیب سیستم فازی تاکاشی-سوگنو با الگوریتم نیروی مجازی برای دستیابی به چیدمان مجدد بهتری از حسگرها استفاده می شود. برای تنظیم وفقی پارامتر فاصله بهینه حسگرها در این مقاله دو روش فازی مطرح و اثر هر یک از آن ها بر افزایش کارآمدی الگوریتم نیروی مجازی بررسی خواهد شد. مقایسه عملکرد روش های پیشنهادی با روش های رقیب نشان می دهد که تنظیم هوشمندانه و وفقی فاصله بهینه به کمک سیستم فازی باعث دستیابی به نرخ پوشش بالاتر نسبت به الگوریتم نیروی مجازی سنتی (VFA)، الگوریتم نیروی مجازی بهبودیافته (IVFA)، الگوریتم توزیع مجدد فازی (FRED)، و روش های متاهیورستیک GA و PSO خواهد شد. همچنین، روش های پیشنهادی مبتنی بر نیروی مجازی نسبت به GA و PSO به زمان بسیار کمتری نیز برای حل مسیله نیاز دارند.
کلید واژگان: پوشش حداکثری، جایابی حسگر، الگوریتم نیروی مجازی، سیستم فازیMaximizing area coverage is an important issue in the placement of wireless network sensors, the realization of which helps to improve the network monitoring power. In many applications, the sensors are first randomly distributed in the sensing filed and then their placement is modified. The virtual force algorithm (VFA) tries to achieve a more desirable deployment from an initial sensing deployment by considering repulsive and attractive forces between the sensors. In this paper, the combination of Takashi-Sugeno fuzzy system with VFA is used to achieve a better redeployment of the sensors. To adaptively adjust optimal distance value of the sensors, two fuzzy methods are proposed in this paper and their role in improving performance of the virtual force algorithm is analyzed. Comparison of the performance of the proposed methods with the state-of-the-art reveals that intelligent and adaptive adjustment of the optimal distance using a fuzzy system leads to higher final coverage ratio over traditional virtual force algorithm (VFA), improved virtual force algorithm (IVFA), fuzzy redeployment algorithm (FRED), and two metaheuristics GA, and PSO. On the other hand, the proposed VF-based methods require much less time to solve the problem than GA and PSO metaheuristic methods.
Keywords: Maximal Coverage, Sensor Placement, Virtual Force Algorithm, Fuzzy System
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.