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无线传感器网络覆盖优化是一个经典的研究课题,特别是在二维平面环境下。本次讨论的场景是在800×800单位面积的区域内部署40个传感器节点,每个节点的感知范围呈现圆形覆盖模型。
虚拟力法是解决这类覆盖问题的有效方法。其核心思想是为每个节点定义虚拟的"吸引力"和"排斥力":当两个节点距离过近时会产生排斥力,促使它们分开;当存在覆盖空白区域时则会产生吸引力,引导节点向这些区域移动。通过这种力的相互作用,节点会逐渐调整到更合理的位置分布。
在实现过程中,需要定义几个关键参数:节点间的理想间距、力的作用范围以及移动步长等。通过迭代计算各节点受到的总虚拟力,并根据力的大小和方向调整节点位置,最终使得网络覆盖更加均匀。
覆盖率是衡量优化效果的重要指标。通过绘制覆盖曲线,我们可以清晰地看到随着迭代次数的增加,网络覆盖率的变化趋势。在理想情况下,经过足够次数的迭代后,覆盖率会趋于稳定,达到一个较优的值。
这种方法不仅适用于静态网络,稍加改造也可以应用于节点移动的场景,具有较强的实用性和扩展性。通过调整参数设置,可以适应不同规模的网络部署需求。