Luận án xấp xỉ tìm đường xâm nhập tối thiểu - Nguyễn Thị Mỹ Bình

Luận án nghiên cứu các thuật toán xấp xỉ nhằm tối thiểu hóa khả năng bị phát hiện trong mạng cảm biến không dây, nâng cao an toàn thông tin.

Chuyên ngành

Computer Science

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án

Năm xuất bản

Số trang

162

Thời gian đọc

25 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tóm tắt nội dung

I. Tổng quan thuật toán xấp xỉ tìm đường trong WSN

Mạng cảm biến không dây (WSN) là thành phần then chốt của Internet vạn vật (IoT). Chúng giám sát môi trường, thu thập dữ liệu quan trọng. Tuy nhiên, WSN đối mặt với nhiều thách thức. Năng lượng hạn chế là vấn đề lớn nhất. Việc truyền dữ liệu tiêu thụ nhiều năng lượng. Tìm đường hiệu quả năng lượng là rất cần thiết. Thuật toán xấp xỉ giải quyết bài toán định tuyến phức tạp. Chúng tìm ra các đường đi tối ưu gần đúng. Các phương pháp này đảm bảo hoạt động bền vững của mạng. Nghiên cứu này tập trung vào các giải pháp xấp xỉ. Mục tiêu là tìm đường đi có độ phơi nhiễm tối thiểu. Điều này giúp tăng cường an ninh và hiệu quả năng lượng trong WSN. Tài liệu cung cấp cái nhìn tổng quan. Nó giới thiệu các kỹ thuật và mô hình cơ bản. Đảm bảo hiểu rõ bối cảnh và nhu cầu của vấn đề.

1.1. Khái niệm và thách thức mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây gồm nhiều nút cảm biến nhỏ. Chúng tự tổ chức, thu thập và truyền dữ liệu. WSN được triển khai trong nhiều lĩnh vực. Từ giám sát môi trường đến quân sự. Năng lượng pin giới hạn tuổi thọ của nút. Truyền tải dữ liệu không hiệu quả làm tiêu hao năng lượng nhanh chóng. Bảo mật và độ tin cậy cũng là những thách thức. Định tuyến xấp xỉ trong WSN cần cân bằng các yếu tố này. Mục tiêu là kéo dài tuổi thọ mạng. Đồng thời duy trì hiệu suất hoạt động.

1.2. Nhu cầu thuật toán xấp xỉ trong định tuyến

Các bài toán định tuyến trong WSN thường là NP-khó. Đặc biệt khi tìm đường tối ưu toàn cục. Thuật toán xấp xỉ cung cấp giải pháp thực tế. Chúng tìm đường gần tối ưu trong thời gian chấp nhận được. Điều này rất quan trọng đối với các hệ thống thời gian thực. Các thuật toán heuristic tìm đường là lựa chọn phổ biến. Chúng giảm thiểu chi phí tính toán. Đảm bảo tìm được đường đi hiệu quả năng lượng. Đặc biệt trong môi trường mạng thay đổi liên tục.

1.3. Phương pháp tiếp cận metaheuristic

Metaheuristic là lớp thuật toán giải quyết bài toán tối ưu hóa. Chúng không đảm bảo tìm ra lời giải tối ưu toàn cục. Nhưng cung cấp lời giải tốt trong thời gian hợp lý. Ví dụ điển hình bao gồm thuật toán di truyền (GA) và Tối ưu hóa bầy đàn (PSO). Các phương pháp này mô phỏng quá trình tự nhiên. Chúng được áp dụng rộng rãi cho định tuyến xấp xỉ trong WSN. Giúp tìm đường hiệu quả. Đồng thời tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến.

II. Tìm đường phơi nhiễm tối thiểu trong WSN đa hướng

Bài toán đường đi phơi nhiễm tối thiểu (MEP) là trọng tâm nghiên cứu. Mục tiêu là tìm đường đi an toàn nhất. Đường này tránh xa vùng có cường độ cảm biến cao. Điều này giảm thiểu khả năng bị phát hiện. Đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng quân sự hoặc bảo mật. WSN di động đặt ra yêu cầu mới. Các nút cảm biến có thể di chuyển. Điều này làm phức tạp bài toán định tuyến xấp xỉ. Nhiều thuật toán đã được phát triển để giải quyết MEP. Chúng sử dụng các mô hình phủ sóng khác nhau. Từ mô hình đa hướng đơn giản đến mô hình xác suất phức tạp. Các giải pháp này đảm bảo giảm tiêu thụ năng lượng WSN. Chúng cũng nâng cao hiệu quả và an toàn của hệ thống. Tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến là ưu tiên hàng đầu.

2.1. Đặt vấn đề tìm đường phơi nhiễm trong WSN di động

Trong WSN di động, các nút cảm biến có khả năng di chuyển. Điều này tạo ra một môi trường năng động. Đường đi an toàn có thể thay đổi liên tục. Bài toán MEP trở nên phức tạp hơn. Cần thuật toán có khả năng thích ứng cao. Các thuật toán phải nhanh chóng tính toán lại đường đi. Đảm bảo độ trễ và thông lượng trong mạng cảm biến. Mục tiêu là giữ cho tác nhân di chuyển ít bị lộ nhất. Đồng thời tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.

2.2. Phương pháp GAMEP và HPSO MMEP

Tài liệu đề xuất hai thuật toán chính. Thuật toán di truyền mở rộng (GAMEP) và HPSO-MMEP. GAMEP là một biến thể của thuật toán di truyền. Nó được thiết kế để tìm đường MEP trong WSN di động. HPSO-MMEP kết hợp PSO với heuristic. Nó cải thiện khả năng tìm kiếm và hội tụ. Cả hai thuật toán heuristic tìm đường này đều cho thấy hiệu quả. Chúng tìm ra các đường đi có độ phơi nhiễm thấp. Giúp tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến. Đảm bảo hiệu suất tốt trong môi trường phức tạp.

2.3. Mô hình phủ sóng xác suất và giải pháp

Mô hình phủ sóng xác suất phản ánh thực tế tốt hơn. Khả năng phát hiện của cảm biến không phải là tuyệt đối. Nó phụ thuộc vào khoảng cách và các yếu tố khác. Thuật toán dựa trên lưới được sử dụng để rời rạc hóa không gian. Thuật toán di truyền sau đó tìm đường trên lưới này. Phương pháp này tính toán xác suất bị phát hiện. Giúp tìm đường phơi nhiễm tối thiểu chính xác hơn. Các giải pháp này đóng góp vào định tuyến xấp xỉ trong WSN. Chúng cải thiện đáng kể khả năng hoạt động của mạng.

III. Định tuyến xấp xỉ hiệu quả trong WSN đa phương tiện

Mạng cảm biến đa phương tiện (WMSN) mở rộng khả năng của WSN. Chúng xử lý nhiều loại dữ liệu. Bao gồm hình ảnh, video và âm thanh. Các loại dữ liệu này đòi hỏi băng thông lớn. Đồng thời yêu cầu độ trễ thấp. Điều này đặt ra thách thức lớn cho việc định tuyến. Đặc biệt là tìm đường hiệu quả năng lượng. Các cảm biến trong WMSN có thể có khả năng cảm biến định hướng. Mô hình này phức tạp hơn so với cảm biến đa hướng. Các hàm cường độ cảm biến được định nghĩa. Ví dụ như hàm cường độ tích lũy. Hoặc hàm cường độ cảm biến gần nhất. Các thuật toán xấp xỉ được thiết kế riêng. Chúng giúp tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến. Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho dữ liệu đa phương tiện. Giao thức định tuyến phân tán WSN được nghiên cứu. Chúng cần hỗ trợ đa phương tiện.

3.1. Đặc điểm mạng cảm biến đa phương tiện

WMSN tích hợp các cảm biến hình ảnh, âm thanh. Chúng thu thập dữ liệu phong phú hơn WSN truyền thống. Yêu cầu về tài nguyên cũng cao hơn. Băng thông, năng lượng, khả năng tính toán đều cần được xem xét. Đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến định tuyến. Cần có định tuyến đa chặng xấp xỉ hiệu quả. Điều này giúp truyền tải dữ liệu lớn. Đồng thời giảm chi phí truyền tải dữ liệu WSN. Giữ độ trễ và thông lượng trong mạng cảm biến ổn định.

3.2. Mô hình cảm biến định hướng và hàm cường độ

Mô hình cảm biến định hướng cho phép cảm biến tập trung vào một hướng cụ thể. Điều này có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng. Nhưng cũng làm phức tạp bài toán phủ sóng. Hàm cường độ cảm biến được định nghĩa. Nó mô tả mức độ phơi nhiễm tại một điểm. Hàm tích lũy xem xét tổng cường độ từ tất cả cảm biến. Hàm cường độ gần nhất chỉ xét cảm biến mạnh nhất. Hiểu rõ các mô hình này là cần thiết. Nó giúp phát triển thuật toán hiệu quả.

3.3. Thuật toán HEA và GPSO cải tiến

Nghiên cứu đề xuất thuật toán tiến hóa heuristic (HEA). Và thuật toán tối ưu hóa bầy đàn hấp dẫn (GPSO) cải tiến. HEA kết hợp các yếu tố heuristic. Nó giúp tìm kiếm nhanh hơn. GPSO cải thiện khả năng khám phá không gian giải pháp. Cả hai đều nhằm giải quyết bài toán MEP trong WMSN. Các thuật toán này tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến. Đồng thời duy trì đường đi phơi nhiễm tối thiểu. Chúng chứng tỏ hiệu suất tốt trong việc định tuyến xấp xỉ.

IV. Giải quyết vấn đề tránh chướng ngại vật WSN

Môi trường triển khai WSN thường có chướng ngại vật. Các vật cản như tường, cây cối, hoặc địa hình. Chúng ảnh hưởng đến tín hiệu cảm biến và truyền thông. Việc tìm đường hiệu quả năng lượng phải tính đến yếu tố này. Bài toán tránh chướng ngại vật là một thách thức quan trọng. Các thuật toán phải tìm đường đi. Đường này vừa phơi nhiễm tối thiểu. Vừa tránh được các vật cản. Điều này đòi hỏi mô hình phủ sóng phức tạp hơn. Tài liệu giới thiệu mô hình phủ sóng định hướng cắt cụt. Mô hình này mô tả tác động của chướng ngại vật. Sau đó, một thuật toán mới được đề xuất. Nó giải quyết hiệu quả bài toán này. Góp phần vào định tuyến xấp xỉ trong WSN. Giúp cân bằng tải mạng cảm biến tốt hơn.

4.1. Đặt vấn đề tránh chướng ngại vật trong định tuyến

Chướng ngại vật gây ra vùng chết cảm biến. Chúng cũng làm suy giảm cường độ tín hiệu. Điều này làm gián đoạn đường truyền dữ liệu. Thuật toán heuristic tìm đường cần tích hợp thông tin về chướng ngại vật. Mục tiêu là tìm đường đi liên tục. Đường này không chỉ an toàn mà còn khả thi. Các đường đi phải tránh các khu vực bị che chắn. Giảm thiểu chi phí truyền tải dữ liệu WSN. Đồng thời đảm bảo độ tin cậy của giao thức định tuyến phân tán WSN.

4.2. Mô hình phủ sóng định hướng cắt cụt

Để mô phỏng chướng ngại vật, tài liệu sử dụng mô hình phủ sóng định hướng cắt cụt. Mô hình này giả định rằng chướng ngại vật chặn hoàn toàn tín hiệu. Hoặc làm giảm cường độ tín hiệu đáng kể. Nó định nghĩa lại vùng phủ sóng của cảm biến. Khu vực phía sau chướng ngại vật có thể không bị cảm biến phát hiện. Việc tích hợp mô hình này vào thuật toán là cần thiết. Nó giúp định tuyến xấp xỉ chính xác hơn. Đảm bảo tính thực tế của giải pháp.

4.3. Thuật toán FEA và đánh giá hiệu suất

Một thuật toán tiến hóa mới, FEA (Family system based Evolutionary Algorithm) được đề xuất. FEA được thiết kế để giải quyết bài toán MEP có chướng ngại vật. Thuật toán này sử dụng cấu trúc 'gia đình' để quản lý quần thể. Nó giúp tìm kiếm hiệu quả hơn trong không gian phức tạp. FEA cho thấy hiệu suất vượt trội. Đặc biệt so với thuật toán di truyền truyền thống (GA-MEP). Kết quả thực nghiệm khẳng định ưu điểm của FEA. Nó giúp giảm tiêu thụ năng lượng WSN. Đồng thời cải thiện khả năng định tuyến.

V. Tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến với giải pháp mới

Nghiên cứu này mang lại nhiều đóng góp quan trọng. Các thuật toán xấp xỉ được phát triển. Chúng giải quyết hiệu quả bài toán tìm đường phơi nhiễm tối thiểu. Đặc biệt trong các môi trường WSN phức tạp. Bao gồm mạng di động, đa phương tiện và có chướng ngại vật. Tất cả các giải pháp đều tập trung vào tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến. Bằng cách tìm đường hiệu quả năng lượng, tuổi thọ mạng được kéo dài. Giảm tiêu thụ năng lượng WSN là mục tiêu xuyên suốt. Các phương pháp metaheuristic chứng tỏ tính linh hoạt. Chúng có thể thích ứng với nhiều kịch bản khác nhau. Định tuyến đa chặng xấp xỉ được cải thiện đáng kể. Nghiên cứu mở ra nhiều hướng phát triển mới. Hứa hẹn ứng dụng rộng rãi trong tương lai. Góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của WSN.

5.1. Tác động của thuật toán đến hiệu quả năng lượng WSN

Các thuật toán được đề xuất giảm đáng kể tiêu thụ năng lượng WSN. Chúng tìm ra đường đi ít bị cảm biến phát hiện nhất. Điều này giảm số lần truyền lại dữ liệu. Kéo dài tuổi thọ của các nút cảm biến. Từ đó nâng cao hiệu quả năng lượng toàn mạng. Việc định tuyến xấp xỉ tối ưu hóa sử dụng tài nguyên. Đảm bảo hoạt động bền vững cho các ứng dụng dài hạn. Các giao thức định tuyến phân tán WSN mới được hỗ trợ tốt hơn.

5.2. Hướng phát triển và ứng dụng trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào WSN 3D. Hoặc tích hợp học máy để dự đoán môi trường. Phát triển các thuật toán thích ứng với sự thay đổi động của mạng. Cần cân bằng tải mạng cảm biến để tránh tắc nghẽn. Tối ưu hóa độ trễ và thông lượng trong mạng cảm biến. Mở rộng ứng dụng cho các hệ thống IoT quy mô lớn. Đặc biệt là trong các thành phố thông minh và nông nghiệp thông minh. Giảm chi phí truyền tải dữ liệu WSN vẫn là ưu tiên.

5.3. Kết luận chung về định tuyến xấp xỉ

Định tuyến xấp xỉ là chìa khóa cho WSN. Nó giúp giải quyết các bài toán phức tạp. Đặc biệt là tìm đường phơi nhiễm tối thiểu. Các thuật toán heuristic và metaheuristic là công cụ mạnh mẽ. Chúng tối ưu hóa năng lượng mạng cảm biến. Đồng thời đảm bảo hiệu quả hoạt động. Nghiên cứu này cung cấp nền tảng vững chắc. Nó hỗ trợ phát triển các giải pháp WSN tiên tiến. Góp phần vào sự phát triển của công nghệ cảm biến không dây.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Các thuật toán xấp xỉ tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất trong mạng cảm biến dây approximate algorithms for solving the minimal exposure path problems in wireless sensor networks luận án tiến sĩ

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (162 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  NGUYEN THI MY BINH APPROXIMATE ALGORITHMS FOR SOLVING THE MINIMAL EXPOSURE PATH PROBLEMS IN WIRELESS SENSOR NETWORKS Hanoi, 2020 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY  NGUYEN THI MY BINH APPROXIMATE ALGORITHMS FOR SOLVING THE MINIMAL EXPOSURE PATH PROBLEMS IN WIRELESS SENSOR NETWORKS Major : Computer Science Code : 9480101 SUPERVISORS: 1. Associate Professor Huynh Thi Thanh Binh 2. Associate Professor Nguyen Duc Nghia Hanoi, 2020 DECLARATION OF AUTHORSHIP I assure that this dissertation ”Approximate algorithms for solving the minimal exposure path problems in wireless sensor networks” is my own work under the guidance of my co- supervisors, Associate Professor Huynh Thi Thanh Binh and Associate Professor Nguyen Duc Nghia. All the research results are presented in the dissertation which have never been published by others.

Hanoi, October 16, 2020 Ph. Student Nguyen Thi My Binh SUPERVISOR Asso. Huynh Thi Thanh Binh i ACKNOWLEDGEMENT This dissertation was completed during my doctoral course at the School of Information Communication and Technology (SoICT), Hanoi University of Science and Technology (HUST). I am so grateful for all the people who always support and encourage me to complete this study.

First, I would like to express my sincere gratitude to my co-supervisors, Associate Professor Huynh Thi Thanh Binh and Associate Professor Nguyen Duc Nghia. I am indebted to have had advisors who gave me all the freedom, resources, guidance and support during the period that led up to this dissertation. Their broad knowledge in different areas inspired me and helped me overcome many difficulties in my research. Furthermore, I would like to thank all the members of Modeling and Simulation Lab, Computer Science Department, SoICT, HUST, as well as all of my colleagues in the Faculty of Information Technology, Hanoi University of Industry.

They assisted me a lot in the research process and gave me helpful advice to overcome my own difficulties. Furthermore, attending at scientific conferences has always been a great opportunity for me to receive many useful comments from the academic community. Last but not least, I would like to express my utmost gratitude to my family, my par- ents, my husband and my children, for their unconditional love, support, understanding and encouragement. I would not be able to achieve this accomplishment without their love and support.

Hanoi, October 16, 2020 Ph. Student Nguyen Thi My Binh ii CONTENTS DECLARATION OF AUTHORSHIP i ACKNOWLEDGEMENT ii CONTENTS vi SYMBOLS vii LIST OF TABLES x LIST OF FIGURES xv INTRODUCTION 1 1 BACKGROUND 10 1.1 Wireless sensor networks .3 Sensor coverage model .4 Sensing intensity models .6 Wireless sensor network scenarios .1 Single-solution-based metaheuristic .2 Population-based metaheuristics .2 Particle swarm optimization algorithm. 29 2 MINIMAL EXPOSURE PATH PROBLEMS IN OMNI-DIRECTIONAL SENSOR NETWORKS 30 2.1 Minimal exposure path problem in mobile wireless sensor networks .2 Preliminaries and problem formulation .1 The GAMEP for solving the MMEP problem .2 The HPSO-MMEP algorithm for solving the MMEP problem .2 Minimal exposure path problem in probabilistic coverage model .2 Preliminaries and problem formulation .1 Grid-based algorithm for solving the PM-based-MEP problem .2 Genetic algorithm for solving the PM-based-MEP problem. 81 3 MINIMAL EXPOSURE PATH PROBLEM IN WIRELESS MULTIME- DIA SENSOR NETWORKS 82 3.2 Preliminaries and problem formulation .1 The Boolean directional coverage model .2 The attenuated directional sensing model .3 Accumulative intensity function .4 Closest-sensing intensity function .5 Minimal exposure path .1 HEA individual initialization .2 GPSO individual initialization .2 Particle swarm optimization algorithm .2 Parameters and system setting .1 Algorithm parameters trials .2 Comparison under our datasets .3 Comparisons under the datasets of previous algorithms.

111 4 OBSTACLES-EVASION MINIMAL EXPOSURE PATH PROBLEM IN WIRELESS SENSOR NETWORKS 112 4.2 Preliminaries and problem formulation .1 The truncated directional coverage model .2 The accumulative sensing intensity .4 Minimal exposure path .1 A novel characteristic of FEA algorithm .7 Family system based evolutionary algorithm .1 The performance of FEA when using different A and D values .2 The performance of FEA when using different pmin and pmax values .3 Comparison between FEA and previous algorithm in OE-MEP problem .4 Comparison between FEA and GA-MEP. 133 CONCLUSIONS AND FUTURE WORKS 134 PUBLICATIONS 137 BIBLIOGRAPHY 138 vi ABBREVIATIONS No. Abbreviation Meaning 1 WSNs Wireless Sensor Networks 2 IoT Internet Of Thing 3 ROI Region Of Interest 4 BC Barrier Coverage 5 MEP Minimal Exeposure Path 6 PSO Partical Swarm Optimization 7 NFE Numerically Function Extreme 8 MWSN Mobile Wireless Sensor Networks 9 GPSO Gravitation Partical Swarm Optimization 10 HGA Hybrid Genetic Algorithm 11 FEA Family Evolution Algorithm 12 HoWSNs Homogeneous Wireless Sensor Networks 13 HeWSNs Heterogeneous Wireless Sensor Networks 14 SWSN Static Wireless Sensor Networks 15 CO Combinatorial Optimization 16 TSP Travelling Salesman Problem 17 QAP Quadratic Assignment Problem 18 ACO Ant Colony Optimization 19 EC Evolution Computation 20 ILS Iterated Local Search 21 TS Tabu Search 22 GA Genetic Algorithm 23 GLS Guided Local Search 24 VNS Variable Neighborhood Search 25 LS Local Search 26 HeWMSN Heterogeneous Wireless Multimedia Sensor Networks vii LIST OF TABLES Table 2 Comparative table of related works on MEP problem .1 Evolution process versus solving an optimization problem .1 Experimental parameters for attenuated disk model and truncated atten- uated disk model .2 Parameters setting for GAMEP .3 Experimental parameters for HPSO-MMEP algorithm .4 Parameters setting for HPSO .5 Different version of HPSO-MMEP using different genetic operators .6 Computation results of HPSO-MMEP in comparison with GAMEP in uniform distribution of sensors (Mev: minimal exposure value, Sd: standard deviation) .7 Computation results of HPSO-MMEP in comparison with GAMEP in Gauss distribution of sensors (Mev: minimal exposure value, Sd: standard devi- ation) .8 Experimental parameters of probabilistic .9 Experimental parameter of GA-MEP .10 Experimental Parameter of HGA-NFE .11 The comparison minimal exposure value, computation time and saw-tooth degree between GA-MEP and GB-MEP when using different subinterval ∆s, the topology used is u 50 1 (Mev : minimal exposure value; Time(s): computation time per unit second; Dst : saw-tooth degree) .12 The minimal exposure value obtain from GB-MEP and the best solution of GA-MEP when threshold A varies from 3 to 7 on the topology used is u 50 1 (GB- Mev: the minimal exposure value obtains by GB-MEP; GA-Mev: the minimal exposure value obtains by GA-MEP) .13 Computation time comparison of OGB and GB-MEP when subinterval ∆s varies from 5 down-to 0.14 The best minimal exposure value, running time and saw-tooth degree obtained from GA-MEP1, GA-MEP2 and GA-MEP on topology u 30 1, u 40 1, u 50 1, u 60 1, u 70 1, u 80 1, u 90 1 and u 100 1.15 Result on Sign test for pairwise comparisons between Minimal Exposure values obtained by GA-MEP and HGA-NFE (Mev : the minimal exposure value) 76 Table 2.16 Comparison of experimental results between GB-MEP and GA-MEP (Num: number of sensors, Ord: the order of the topology, Mev: the minimal exposure value, Time: the computation time, Sd: standard deviation, Dst: the saw-tooth degree, BMev: best minimal exposure value, AMev: Average minimal exposure value) .1 Experiment instance for homogeneous binary - Dataset 1 .2 Experiment instance for heterogeneous binary - Dataset 2 .3 Experimental instances for homogeneous network using attenuated model - Dataset 3 .4 Parameters for HEA .5 Parameters setting for GPSO .6 Operators setting for four versions of HEA .7 Comparison between four HEA versions when running on the Dataset 1 (Heterogeneous, Binary) (Mev - Minimal exposure value, Time - Computation time (second)) .8 Parameters setting for four versions of GPSO .9 Comparison between four versions of GPSO when running on the Dataset 3 (Heterogeneous, Binary) (Mev - Minimal exposure value, Time - Computation time (second)) .10 Comparison between HEA, GPSO and previous algorithms when running on Dataset 1 (Homogeneous - Binary) (Mev- Minimal exposure value, Time- Computational time (second)) .11 Comparison between HEA, GPSO and previous algorithms when running on Dataset 2 (Heterogeneous - Binary) (Mev- Minimal exposure value, Time- Computational time (second)) .12 Comparison between HEA, GPSO and previous algorithms when run- ning on Dataset 3 (Homogeneous - Attenuated) (Mev - Minimal exposure value, Time - Computational time (second)) .13 Comparison between HEA and HGA-NFE when using different ∆x values (Mev - Minimal exposure value, Time - Computational time (second)) .14 Comparison between HPSO and GPSO when using different ∆x values (Mev - Minimal exposure value, Time - Computational time (second)) .1 Parameters for FEA .2 The Minimal exposure value (Mev ), the computational time (sec) and the standard deviation (Std ) of FEA when using different pmin and pmax values with topology Data 3 0. 128 x LIST OF FIGURES Figure 1 Examples of area coverage (a), point coverage (b), and barrier coverage (c) 2 Figure 2 Illustration of a general minimal exposure problem in WSNs .1 Demonstration of acoustic sensor .2 Illustration of an sensor node .3 Illustration of (a) the Boolean disk coverage model in which the red stars are the target points respectively belonging inner and outer the green sensing area of a sensor, (b) the truncated attenuated coverage model .4 Demonstration of region of interest and crossing path .5 Illustration of crossing path types .6 Demonstration of sensor network scenarios: (a) single-hop, heterogeneous, stationary network; (b) multi-hop, homogeneous, stationary network; (c) multi- hop, heterogeneous, stationary network; (d) single-hop, homogeneous, stationary network with a mobile sink .7 Illustration of local search using a binary representation of solutions, a flip move operator, and the best neighbor selection strategy.

The objective function to maximize is x3 − x2 + x. The final local optima found is x = (11110), starting from the solution x0 = (11010).8 Illustration of local search behavior in a given landscape .9 Illustrate of main principles of P-metaheuristic .10 A generation in evolutionary algorithms .11 Genotype versus phenotype in evolutionary algorithms.12 Illustration of particle swarm with their associated positions and veloc- ities. At each iteration, a particle moves from one position to another in the decision space. PSO uses no gradient information during the search.13 Demonstration of movement of a particle and the velocity update.1 Illustration of (a) the attenuated disk model; (b) the truncated attenuated disk model .2 Demonstration of input and output data .3 Illustration of individual representation of GAMEP .4 Illustration of the single-point crossover .5 Illustration of the mutation operator .6 Individual representation for HPSO-MMEP .7 Red stars are the control points that drives the path .8 Illustration of the crossover operator of HPSO-MMEP .9 Mutation operators: (a) Inverse mutation; (b) Symmetric mutation .10 Sensor trajectory: (a) Rectangle trajectory; (b) Random point trajectory 43 Figure 2.11 Effect of ∆s on minimal exposure value (a); computation time (b) of HPSO-MMEP .12 Effect of the genetic operators on the minimal exposure value and the computation time among different versions of HPSO-MMEP .13 Comparison of the minimal exposure value between random and control- point initialization methods: (a) Gauss distribution (b) Uniform distribution .14 Comparison between HPSO-MMEP and HPSO algorithm .15 Effects of the speed of intruder on the minimal exposure value from GAMEP (a) and HPSO-MMEP (b) .16 Movement of an intruder on grids .18 Execution of creating an individual in sensor field < .19 Demonstration of executing ALX − α crossover operator .20 An example of the M SP B crossover operator .21 Demonstration of the Gene-removal mutation operator .22 The computation of the saw-tooth degree .23 The chart presents the minimal exposure values, the computation times and the saw tooth degrees of GB-MEP and GA-MEP when using different subin- terval ∆s values on topology u 50 1 .24 The chart presents the minimal exposure values obtained from GA-MEP when using different values of threshold A on topology u 50 1 .25 Comparison of minimal exposure values between GA-MEP and GB-MEP when using: (a) Uniform distribution method, (b) Gaussian distribution method, (c) Exponential distribution method .26 Comparison of computation times between GA-MEP and GB-MEP when using: (a) Uniform distribution method, (b) Gaussian distribution method, (c) Exponential distribution method .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Thuật toán xấp xỉ tìm đường trong mạng cảm biến" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án nghiên cứu các thuật toán xấp xỉ nhằm tối thiểu hóa khả năng bị phát hiện trong mạng cảm biến không dây, nâng cao an toàn thông tin.

Luận án "Thuật toán xấp xỉ tìm đường trong mạng cảm biến" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Hanoi University of Science and Technology. Năm bảo vệ: 2020.

Luận án "Thuật toán xấp xỉ tìm đường trong mạng cảm biến" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Thuật toán xấp xỉ tìm đường trong mạng cảm biến" thuộc chuyên ngành Computer Science. Danh mục: Khoa Học Máy Tính.

Luận án "Thuật toán xấp xỉ tìm đường trong mạng cảm biến" có bao nhiêu trang?

Luận án "Thuật toán xấp xỉ tìm đường trong mạng cảm biến" có 162 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Thuật toán xấp xỉ tìm đường trong mạng cảm biến" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter