Luận văn: Thuật toán xấp xỉ giải bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây

Luận văn nghiên cứu thuật toán xấp xỉ giải bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây. Đề xuất giải pháp tối ưu, hiệu quả.

Chuyên ngành

Khoa học máy tính

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận văn thạc sĩ

2017

75
3
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

1. CHƯƠNG 1: BÀI TOÁN BAO PHỦ BARRIER TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY

1.1. Tổng quan bài toán bao phủ trong mạng cảm biến không dây

1.2. Độ bao phủ của cảm biến

1.3. Độ bao phủ của mạng cảm biến

1.4. Bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây

1.5. Bài toán tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất trong mạng cảm biến không dây

2. CHƯƠNG 2: CÁC THUẬT TOÁN XẤP XỈ GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU

2.1. Bài toán tối ưu

2.2. Bài toán tối ưu tổ hợp

2.3. Bài toán tối ưu liên tục

2.4. Tổng quan các phương pháp xắp xĩ giải bài toán tôi ưu

2.5. Giải thuật di truyền

2.5.1. Khởi tạo quần thể

2.5.2. Tìm thích nghi

2.5.3. Các toán tử di truyền

2.5.4. Điều kiện dừng của giải thuật

2.5.5. Tính chất của giải thuật di truyền

3. CHƯƠNG 3: GIẢI THUẬT ĐỀ XUẤT GIẢI BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜNG XÂM NHẬP CÓ KHẢ NĂNG BỊ PHÁT HIỆN NHỎ NHẤT TRONG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY MÔ HÌNH XÁC SUẤT

3.1. Mã hóa cả thể

3.2. Hàm thích nghi

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

4.1. Dữ liệu thực nghiệm

4.2. Thiết lập hệ thống

4.3. Kết quả thực nghiệm

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Bài Toán Bao Phủ Barrier Trong Mạng Cảm Biến WSN

Bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây (WSN) là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, đặc biệt trong bối cảnh Internet of Things (IoT) ngày càng phát triển. Các ứng dụng thực tiễn của nó rất đa dạng, từ giám sát an ninh, bảo vệ biên giới, đến quản lý môi trường. Mục tiêu chính là đảm bảo một khu vực hoặc ranh giới được giám sát liên tục và hiệu quả bởi các cảm biến không dây. Việc giải quyết bài toán này cho phép phát hiện các xâm nhập hoặc sự kiện bất thường, đồng thời cung cấp thông tin hữu ích cho việc cải thiện và duy trì chất lượng mạng. Luận văn này tập trung nghiên cứu mô hình tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất, từ đó phát biểu mô hình này trong ngữ cảnh xác suất.

Việc triển khai mạng cảm biến không dây đặt ra nhiều thách thức, bao gồm giới hạn về năng lượng của các cảm biến, khả năng kết nối mạng, và độ tin cậy của dữ liệu. Các thuật toán xấp xỉ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết bài toán bao phủ barrier, bởi vì chúng cung cấp các giải pháp chấp nhận được trong thời gian ngắn, đặc biệt khi bài toán trở nên quá phức tạp để giải quyết chính xác. Giải thuật di truyền, thuật toán tham lamlập trình tuyến tính là những phương pháp thường được sử dụng. Việc lựa chọn giải thuật xấp xỉ phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm độ chính xác, thời gian tính toán, và khả năng thích ứng với sự thay đổi của môi trường. Từ tài liệu nghiên cứu, có nhiều mô hình khác nhau cho lớp bài toán bao phủ barrier, mỗi mô hình đại diện cho một ứng dụng và ngữ cảnh trong thực tế. Đảm bảo độ bao phủ tốt góp phần vào an ninh mạng.

Việc nghiên cứu và phát triển các thuật toán xấp xỉ hiệu quả cho bài toán bao phủ barrier có ý nghĩa to lớn trong việc nâng cao chất lượng và độ tin cậy của mạng cảm biến không dây. Điều này không chỉ giúp bảo vệ tài sản và con người, mà còn mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới trong các lĩnh vực khác nhau. Hướng phát triển của đề tài trong tương lai là tập trung nghiên cứu về bảo mật và an ninh mạng trong WSN.

1.1. Các mô hình bao phủ phổ biến trong mạng WSN

Các mô hình bao phủ trong mạng cảm biến không dây rất đa dạng, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể. Bao phủ điểm tập trung vào việc đảm bảo mọi điểm trong khu vực được giám sát bởi ít nhất một cảm biến. Bao phủ diện tích mở rộng khái niệm này, yêu cầu toàn bộ diện tích được giám sát. Bao phủ barrier đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng an ninh, nhằm phát hiện bất kỳ xâm nhập nào vào một khu vực được bảo vệ. Mô hình được luận văn này nghiên cứu là tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất. Độ bao phủ là một trong những yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng của WSN.

1.2. Ứng dụng thực tiễn của bài toán bao phủ barrier WSN

Bài toán bao phủ barrier có nhiều ứng dụng thực tiễn quan trọng. Trong lĩnh vực an ninh, nó được sử dụng để bảo vệ biên giới, các cơ sở quân sự, hoặc các khu vực nhạy cảm khác. Trong nông nghiệp, nó có thể được sử dụng để giám sát mùa màng và phát hiện các hoạt động xâm nhập trái phép. Trong quản lý môi trường, nó có thể được sử dụng để theo dõi sự di chuyển của động vật hoang dã hoặc phát hiện các vụ ô nhiễm. Ngoài ra, bài toán bao phủ barrier còn có thể được áp dụng trong các ứng dụng như tòa nhà thông minh và thành phố thông minh. An ninh mạng đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng này.

1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bao phủ barrier

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây. Mật độ cảm biến là một yếu tố quan trọng, vì nó quyết định số lượng cảm biến có sẵn để giám sát khu vực. Phạm vi cảm biến cũng ảnh hưởng đến độ bao phủ, vì nó xác định diện tích mà mỗi cảm biến có thể giám sát. Hình dạng và kích thước của khu vực cần bảo vệ cũng ảnh hưởng đến việc triển khai mạng cảm biến. Ngoài ra, các yếu tố môi trường như địa hình, thời tiết, và nhiễu cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của các cảm biến.

II. Các Thách Thức Khi Giải Bài Toán Bao Phủ Barrier Trong WSN

Giải bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây gặp phải nhiều thách thức đáng kể. Thứ nhất, giới hạn về năng lượng của các cảm biến là một vấn đề lớn. Các cảm biến thường hoạt động bằng pin và có tuổi thọ hạn chế. Do đó, cần phải thiết kế các thuật toán tiết kiệm năng lượng để kéo dài thời gian sống của mạng. Thứ hai, khả năng kết nối mạng là một thách thức khác. Các cảm biến cần phải giao tiếp với nhau và với trạm gốc để truyền dữ liệu. Tuy nhiên, kết nối có thể bị gián đoạn do nhiễu, khoảng cách, hoặc các yếu tố môi trường khác. Thứ ba, độ tin cậy của dữ liệu là một vấn đề quan trọng. Các cảm biến có thể bị lỗi hoặc cung cấp dữ liệu không chính xác do nhiễu hoặc các yếu tố khác. Do đó, cần phải có các cơ chế để phát hiện và xử lý các lỗi này. Cuối cùng, việc triển khai mạng cảm biến trong các môi trường khắc nghiệt như rừng rậm, sa mạc, hoặc vùng núi cao cũng đặt ra nhiều thách thức về vật lý và kỹ thuật. Luận văn này xem xét đến sự ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường đến quá trình hoạt động của các cảm biến. Các tấn công từ chối dịch vụtấn công giả mạo có thể gây ảnh hưởng đến an ninh mạng.

Không gian tìm kiếm lớn và liên tục đòi hỏi nhiều thời gian và kỹ thuật để tìm ra lời giải chính xác cho mô hình. Do đó, các thuật toán xấp xỉ thường được sử dụng để tìm ra các giải pháp chấp nhận được trong thời gian hợp lý.

2.1. Vấn đề năng lượng hạn chế của cảm biến WSN

Các cảm biến trong mạng cảm biến không dây thường hoạt động bằng pin và có tuổi thọ hạn chế. Việc thay thế pin cho hàng trăm hoặc hàng nghìn cảm biến là một công việc tốn kém và khó khăn. Do đó, việc thiết kế các thuật toán tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng. Các kỹ thuật tiết kiệm năng lượng có thể bao gồm việc giảm thiểu số lượng cảm biến hoạt động, điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu, và sử dụng các giao thức truyền thông hiệu quả. Cần tối ưu tiết kiệm năng lượng để kéo dài thời gian sống mạng.

2.2. Đảm bảo kết nối mạng ổn định và tin cậy

Khả năng kết nối mạng là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất của mạng cảm biến không dây. Các cảm biến cần phải giao tiếp với nhau và với trạm gốc để truyền dữ liệu. Tuy nhiên, kết nối có thể bị gián đoạn do nhiễu, khoảng cách, hoặc các yếu tố môi trường khác. Cần phải có các giao thức truyền thông mạnh mẽ và các kỹ thuật định tuyến hiệu quả để đảm bảo kết nối mạng ổn định và tin cậy. Tính kết nối mạng ảnh hưởng trực tiếp đến độ bao phủ.

2.3. Xử lý dữ liệu không tin cậy từ cảm biến

Các cảm biến có thể bị lỗi hoặc cung cấp dữ liệu không chính xác do nhiễu hoặc các yếu tố khác. Dữ liệu sai lệch có thể dẫn đến các quyết định sai lầm và ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống. Cần phải có các cơ chế để phát hiện và xử lý các lỗi này. Các kỹ thuật phát hiện lỗi có thể bao gồm việc sử dụng các cảm biến dự phòng, kiểm tra tính nhất quán của dữ liệu, và áp dụng các thuật toán lọc dữ liệu. Cần đảm bảo độ tin cậy của mạng cảm biến không dây để ngăn chặn các tấn công giả mạo.

III. Giải Pháp Thuật Toán Xấp Xỉ Hướng Tiếp Cận Hiệu Quả Cho WSN

Trong bối cảnh các thách thức nêu trên, thuật toán xấp xỉ trở thành một hướng tiếp cận hiệu quả để giải bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây. Các thuật toán này không tìm kiếm giải pháp tối ưu tuyệt đối, mà tập trung vào việc tìm ra các giải pháp chấp nhận được trong thời gian ngắn. Các giải thuật di truyền, thuật toán tham lam, và lập trình tuyến tính là những ví dụ điển hình. Việc lựa chọn giải thuật xấp xỉ phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm độ chính xác, thời gian tính toán, và khả năng thích ứng với sự thay đổi của môi trường. Luận văn này đề xuất một giải thuật di truyền để giải quyết bài toán tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất. Mục đích nghiên cứu là đề xuất giải thuật di truyền để giải quyết bài toán và cài đặt, thử nghiệm thuật toán để đánh giá.

Ưu điểm của thuật toán xấp xỉ là khả năng xử lý các bài toán phức tạp trong thời gian hợp lý, đặc biệt khi bài toán trở nên quá lớn để giải quyết bằng các phương pháp chính xác. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các thuật toán này có thể không tìm ra giải pháp tối ưu, và cần phải đánh giá kỹ lưỡng độ chính xác và hiệu quả của chúng trước khi triển khai trong thực tế.

3.1. Ưu điểm của thuật toán xấp xỉ trong bài toán tối ưu

Thuật toán xấp xỉ cung cấp một giải pháp thực tế khi bài toán tối ưu hóa trở nên quá phức tạp. Ưu điểm chính là khả năng tìm ra các giải pháp chấp nhận được trong thời gian ngắn, đặc biệt khi không thể tìm ra giải pháp tối ưu tuyệt đối. Hiệu suất thuật toán là yếu tố cần được xem xét. Việc sử dụng thuật toán tham lam mang lại hiệu quả nhanh chóng. Lập trình tuyến tính cũng là một lựa chọn hiệu quả.

3.2. Các loại thuật toán xấp xỉ phổ biến trong WSN

Có nhiều loại thuật toán xấp xỉ được sử dụng trong mạng cảm biến không dây. Giải thuật di truyền (GA) là một phương pháp tìm kiếm dựa trên quá trình tiến hóa tự nhiên, có khả năng tìm ra các giải pháp tốt cho các bài toán phức tạp. Thuật toán tham lam là một phương pháp đơn giản, chọn lựa các quyết định tối ưu cục bộ để xây dựng giải pháp tổng thể. Lập trình tuyến tính là một phương pháp toán học, sử dụng các mô hình tuyến tính để tìm ra giải pháp tối ưu. Tối ưu hóa đàn kiến (ACO)tối ưu hóa bầy đàn (PSO) cũng được sử dụng rộng rãi.

3.3. Cách lựa chọn thuật toán xấp xỉ phù hợp

Việc lựa chọn thuật toán xấp xỉ phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm độ phức tạp của bài toán, yêu cầu về độ chính xác, và giới hạn về tài nguyên (ví dụ: năng lượng, bộ nhớ, thời gian tính toán). Cần phải đánh giá kỹ lưỡng các ưu điểm và nhược điểm của từng thuật toán trước khi đưa ra quyết định. Cần xem xét cả hiệu suất thuật toántiết kiệm năng lượng.

IV. Đề Xuất Giải Thuật Di Truyền Giải Bài Toán Tìm Đường Xâm Nhập

Luận văn này đề xuất một giải thuật di truyền để giải quyết bài toán tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất trong mạng cảm biến không dây. Giải thuật di truyền là một phương pháp tìm kiếm dựa trên quá trình tiến hóa tự nhiên, sử dụng các khái niệm như quần thể, chọn lọc, lai ghép, và đột biến để tạo ra các thế hệ giải pháp ngày càng tốt hơn. Trong ngữ cảnh của bài toán bao phủ barrier, mỗi cá thể trong quần thể đại diện cho một đường đi xâm nhập, và hàm thích nghi đánh giá khả năng bị phát hiện của đường đi đó. Các toán tử di truyền như lai ghép và đột biến được sử dụng để tạo ra các đường đi mới, với mục tiêu giảm thiểu khả năng bị phát hiện. Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng phát hiện đối tượng xâm nhập của mạng cảm biến, còn gọi là giá trị exposure.

Luận văn này sử dụng mô hình xác suất để biểu diễn khả năng cảm nhận (phát hiện) sự kiện (đối tượng) của các cảm biến. Việc cài đặt và thử nghiệm thuật toán được đề xuất sẽ giúp đánh giá hiệu quả và tính khả thi của phương pháp.

4.1. Mã hóa cá thể trong thuật toán di truyền

Trong giải thuật di truyền, việc mã hóa cá thể đóng vai trò quan trọng trong việc biểu diễn giải pháp cho bài toán. Mỗi cá thể trong quần thể đại diện cho một đường đi xâm nhập. Các thông tin về đường đi, ví dụ như tọa độ các điểm trên đường đi, được mã hóa thành một chuỗi gen. Cách mã hóa này ảnh hưởng đến hiệu quả của các toán tử di truyền và khả năng tìm kiếm giải pháp của thuật toán. Chuỗi gen cần biểu diễn chính xác vị trí cảm biến.

4.2. Hàm thích nghi trong thuật toán di truyền

Hàm thích nghi đánh giá chất lượng của mỗi cá thể trong quần thể. Trong bài toán tìm đường xâm nhập, hàm thích nghi được sử dụng để đánh giá khả năng bị phát hiện của đường đi xâm nhập. Mục tiêu của giải thuật di truyền là tối thiểu hóa giá trị của hàm thích nghi, tức là tìm ra đường đi có khả năng bị phát hiện thấp nhất. Hàm thích nghi cần tính toán dựa trên độ bao phủmật độ cảm biến.

4.3. Các toán tử di truyền Lai ghép và đột biến

Các toán tử di truyền như lai ghép và đột biến được sử dụng để tạo ra các thế hệ giải pháp mới. Lai ghép kết hợp thông tin từ hai cá thể cha mẹ để tạo ra cá thể con. Đột biến thay đổi ngẫu nhiên một phần của cá thể. Các toán tử này giúp giải thuật di truyền khám phá không gian tìm kiếm và tránh bị mắc kẹt trong các giải pháp tối ưu cục bộ. Cần đảm bảo rằng các toán tử này không làm hỏng tính hợp lệ của giải pháp.

V. Kết Quả Thực Nghiệm và Đánh Giá Hiệu Năng Giải Thuật Di Truyền

Luận văn thực hiện các thử nghiệm để đánh giá hiệu năng của giải thuật di truyền được đề xuất. Các thử nghiệm được thực hiện trên các bộ dữ liệu mô phỏng, với các cấu hình mạng cảm biến không dây khác nhau. Kết quả cho thấy giải thuật di truyền có khả năng tìm ra các đường đi xâm nhập có khả năng bị phát hiện thấp trong thời gian hợp lý. So sánh kết quả với các thuật toán khác như giải thuật tham lam cho thấy giải thuật di truyền có hiệu quả tốt hơn trong việc tìm kiếm các giải pháp tối ưu toàn cục. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hiệu năng của giải thuật di truyền phụ thuộc vào các tham số như kích thước quần thể, tỷ lệ lai ghép, và tỷ lệ đột biến. Cần phải điều chỉnh các tham số này để đạt được hiệu quả tốt nhất.

Kết quả thực nghiệm được dùng để đưa ra nhận xét, đánh giá về giải thuật. Dữ liệu thử nghiệm và thiết lập hệ thống được mô tả chi tiết. Bằng so sánh được sử dụng để đối chiếu với giá trị exposure tốt nhất và xác suất phát hiện tương ứng.

5.1. Thiết lập hệ thống thử nghiệm và bộ dữ liệu

Các thử nghiệm được thực hiện trên một hệ thống mô phỏng, sử dụng các bộ dữ liệu với các cấu hình mạng cảm biến không dây khác nhau. Các bộ dữ liệu này được tạo ra với các thông số như số lượng cảm biến, phạm vi cảm biến, và kích thước khu vực cần bảo vệ. Hệ thống mô phỏng cho phép đánh giá hiệu năng của thuật toán trong các điều kiện khác nhau. Sử dụng các công cụ mô phỏng như ns3, cooja simulator, hoặc OMNeT++ để thực hiện thử nghiệm.

5.2. Phân tích kết quả thực nghiệm về độ hội tụ

Độ hội tụ của giải thuật di truyền là một yếu tố quan trọng để đánh giá hiệu năng của thuật toán. Độ hội tụ cho biết thuật toán có khả năng tìm ra giải pháp tốt trong một số lượng thế hệ nhất định hay không. Phân tích độ hội tụ giúp xác định các tham số phù hợp cho giải thuật di truyền, ví dụ như số lượng thế hệ cần thiết để đạt được một giải pháp chấp nhận được. Đánh giá dựa trên đánh giá hiệu năng của thuật toán.

5.3. So sánh với các thuật toán xấp xỉ khác

Để đánh giá hiệu quả của giải thuật di truyền, cần so sánh kết quả với các thuật toán xấp xỉ khác, ví dụ như thuật toán tham lamlập trình tuyến tính. So sánh này cho phép xác định các ưu điểm và nhược điểm của giải thuật di truyền so với các phương pháp khác. So sánh cần dựa trên các tiêu chí như độ chính xác, thời gian tính toán, và khả năng thích ứng với sự thay đổi của môi trường. Cần so sánh hiệu suất thuật toán.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Cho Bài Toán Bao Phủ Barrier WSN

Luận văn đã trình bày một nghiên cứu về bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây, tập trung vào mô hình tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất. Một giải thuật di truyền đã được đề xuất và đánh giá hiệu năng thông qua các thử nghiệm mô phỏng. Kết quả cho thấy giải thuật di truyền là một phương pháp hiệu quả để giải quyết bài toán này. Hướng phát triển trong tương lai có thể bao gồm việc nghiên cứu các mô hình bao phủ barrier khác, phát triển các thuật toán xấp xỉ hiệu quả hơn, và tích hợp các yếu tố an ninh mạng vào quá trình thiết kế và triển khai mạng cảm biến không dây.

Việc giải quyết tốt bài toán này sẽ góp phần hình thành nên các ứng dụng như tòa nhà thông minh, thành phố thông minh, bảo vệ thông minh. Cần chú trọng bảo mậtan ninh mạng trong các ứng dụng này.

6.1. Tổng kết các đóng góp của luận văn

Luận văn đã đóng góp vào lĩnh vực nghiên cứu bài toán bao phủ barrier trong mạng cảm biến không dây bằng cách đề xuất một giải thuật di truyền hiệu quả cho mô hình tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất. Luận văn cũng cung cấp một phân tích chi tiết về các thách thức và các giải pháp tiềm năng cho bài toán này. Luận văn đã đóng góp vào việc tìm hiểu các vấn đề liên quan đến an ninh mạng trong WSN.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo cho thuật toán

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện hiệu năng của giải thuật di truyền bằng cách sử dụng các kỹ thuật tính toán song song hoặc phân tán. Nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán thích ứng, có khả năng tự điều chỉnh các tham số để phù hợp với sự thay đổi của môi trường. Cần nghiên cứu thêm về bảo mật và các biện pháp chống lại tấn công từ chối dịch vụ.

6.3. Ứng dụng tiềm năng của thuật toán trong thực tế

Thuật toán được đề xuất có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm an ninh, nông nghiệp, quản lý môi trường, và tòa nhà thông minh. Trong lĩnh vực an ninh, nó có thể được sử dụng để bảo vệ biên giới, các cơ sở quân sự, hoặc các khu vực nhạy cảm khác. Cần xem xét các yếu tố về tiết kiệm năng lượng khi triển khai trong thực tế.

11/09/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: BAI TOAN BAO PIIU BARRIER TRONG MANG CAM BIEN KHÔNG DÂẬY. HH tt eerrruree wll 1. Tổng quan bai toan bao phu trong mang cam bién khong đây. Độ bao phổ của cảm biến - - 12 1.

Dệ bao phủ của mạng cảm biên - 16 1. Bài toán bao phủ banier trong mạng cảm biển không đây.3, Hải toán tìm đường xâm nhập có khả năng bị phát hiện nhỏ nhất trong mạng cảm biến không đây 28 CHUONG 2: CAC THUAT TOAN XẤP Xi GIẢI BÀI TOÁN TÔI UU.1, Bài toán tối uu 7 - - - 33 2. Hài toán tối ưu tế hợp. Baitoan 14) uu liên tục 34 2.

Tổng quan các phương pháp xắp xĩ giải bài toán tôi tr - 36 2. Giải thuật di truyện 7 - - 43 2. Khởi tạo quản th 44 2 Tim thích nghỉ - - - 45 Các toản lử đi truyền. Điều kiện đừng của giải thuật - a7 Tính chất của giải thuật di truyền.

- - 48 Đầ lài: Giải thuật xắp xi giải bài loán bao phủ barrier trong mang cam biến không dây | MOPAU 1. Lý đo chọn để tài Tiện nay, mạng cắm biển không đây đang đóng một vai trò quan trọng trong, thục tiễn cuộc sông hàng ngảy và là một nhân tô không thể thiểu cho sự hình thành thể giới vạn vật (Tntemet o[ Things). Với các ứng dụng liên quan đến giảm sát, an nỉnh của mạng cảm biển không dây, bao phủ rảo chăn (barrier) được xem là bài toán then chất cân giải quyết. Bang cách đưa ra lời giải cho bài toán này, các nhà xây dựng 1uạng lay kể tân công sẽ có dược các thông Lin hữu ích vẻ tùnh hừnh chất lượng của mạng, tử đó phía xây dựng mạng có thê đưa các phương án phủ hợp cải thiện hay duy tri mang căm biển đang có, còn kế tân công sẽ có cơ sở đẻ quyết định tiển hành xâm nhập heặc tìm con dường khác an toàn hơn.

Xa hơn nữa, khi dược kết nổi vào mạng Internet, việc giải quyết tốt bai toan nay sẽ góp phân hình thánh nên các ứng dụng như tòa nhả thông minh (smart buildings), thành phố thông minh {smart cities), bão vé thang minh (intelligent! protection), Có nhiều mồ hình khác nhau cho lớp bài toán bao phủ barrier, mỗi mô hình này đại diễn cho một ứng dụng và như câu trong thực tế. Luân văn tập trung nghiên cửu mô hình tìm đường xâm nhập có khá năng bị phát hiện nhỏ nhất trong mạng cảm. biên không dây, từ đó phát biểu mô hình này trong ngữ cảnh xác suất mà cho phép. xét đến sự ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường đi quá trình và đưa ra kết quả của các cảm biển.

Mặc đủ chưa được chứng +ninh thuộc lớp bài toán NP-khỏ, nhưng với khéng gian tìm kiếm lớn và liên tục, việc tìm ra lời giải chỉnh xác cho mô hình này đồi hồi nhiều thời gian và kỹ thuật. Do đó, lác giả lựa chọn cách tiếp cận giải xâp xi, gan dling. Như vậy, luận văn sẽ tiến hành nghiên cửu lổng quan về bài toán báo phủ barrier, cụ thể lá lớp bái toán tìm đường xâm nhập có khá năng bị phát hiện nhỏ nhất, sau đó phát biểu bải toán này đưới mô hình xáo suất và đề xuất một giải thuật xap xi, gan dimg để giải. Trên cơ số kết quả đạt được, hiận văn tổng kết, đánh giá và dưa ra hướng, phát triển của dễ tài trong, tương lai.

Mục đích nghiên cứu Tuiận văn nhằm nghiên cứn tổng quan bài toán bao phủ rào chan (barrier coverage) trong mạng câu biến không dây và đi sâu vào một mô hình cụ thể. Trên cơ sở đó, luận văn đẻ xuất giải thuật di truyền dễ giải quyết bài toán. Cải đặt, thử nghiệm thuật toán đề xuất để đưa giá nhận xét, đánh giả. Đầ lài: Giải thuật xắp xi giải bài loán bao phủ barrier trong mang cam biến không dây | MOPAU 1.

Lý đo chọn để tài Tiện nay, mạng cắm biển không đây đang đóng một vai trò quan trọng trong, thục tiễn cuộc sông hàng ngảy và là một nhân tô không thể thiểu cho sự hình thành thể giới vạn vật (Tntemet o[ Things). Với các ứng dụng liên quan đến giảm sát, an nỉnh của mạng cảm biển không dây, bao phủ rảo chăn (barrier) được xem là bài toán then chất cân giải quyết. Bang cách đưa ra lời giải cho bài toán này, các nhà xây dựng 1uạng lay kể tân công sẽ có dược các thông Lin hữu ích vẻ tùnh hừnh chất lượng của mạng, tử đó phía xây dựng mạng có thê đưa các phương án phủ hợp cải thiện hay duy tri mang căm biển đang có, còn kế tân công sẽ có cơ sở đẻ quyết định tiển hành xâm nhập heặc tìm con dường khác an toàn hơn. Xa hơn nữa, khi dược kết nổi vào mạng Internet, việc giải quyết tốt bai toan nay sẽ góp phân hình thánh nên các ứng dụng như tòa nhả thông minh (smart buildings), thành phố thông minh {smart cities), bão vé thang minh (intelligent! protection), Có nhiều mồ hình khác nhau cho lớp bài toán bao phủ barrier, mỗi mô hình này đại diễn cho một ứng dụng và như câu trong thực tế.

Luân văn tập trung nghiên cửu mô hình tìm đường xâm nhập có khá năng bị phát hiện nhỏ nhất trong mạng cảm. biên không dây, từ đó phát biểu mô hình này trong ngữ cảnh xác suất mà cho phép. xét đến sự ảnh hưởng của nhiễu từ môi trường đi quá trình và đưa ra kết quả của các cảm biển. Mặc đủ chưa được chứng +ninh thuộc lớp bài toán NP-khỏ, nhưng với khéng gian tìm kiếm lớn và liên tục, việc tìm ra lời giải chỉnh xác cho mô hình này đồi hồi nhiều thời gian và kỹ thuật.

Do đó, lác giả lựa chọn cách tiếp cận giải xâp xi, gan dling. Như vậy, luận văn sẽ tiến hành nghiên cửu lổng quan về bài toán báo phủ barrier, cụ thể lá lớp bái toán tìm đường xâm nhập có khá năng bị phát hiện nhỏ nhất, sau đó phát biểu bải toán này đưới mô hình xáo suất và đề xuất một giải thuật xap xi, gan dimg để giải. Trên cơ số kết quả đạt được, hiận văn tổng kết, đánh giá và dưa ra hướng, phát triển của dễ tài trong, tương lai. Mục đích nghiên cứu Tuiận văn nhằm nghiên cứn tổng quan bài toán bao phủ rào chan (barrier coverage) trong mạng câu biến không dây và đi sâu vào một mô hình cụ thể.

Trên cơ sở đó, luận văn đẻ xuất giải thuật di truyền dễ giải quyết bài toán. Cải đặt, thử nghiệm thuật toán đề xuất để đưa giá nhận xét, đánh giả. Đầ lài: Giải thuật xắp xi giải bài loán bao phủ barrier trong mang cam biến không dây DANH MỤC CÁC KỶ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ việt tắt Việt đầy đú Ý nghĩa ACO ‘Ant Colony Optimization Tếi ưu hóa dân kiên PSO Particle Swarm Optimization Tdi uu hoa bay dan MTP Minimal Exposure Path Đường di có khả năng bị phát hiện nhỏ nhật GA Genetic Algorithm Giải thuật đi truyền SA Simulated Annealing Giải thuật mô phông luyện kim WS§N Wireless Sensor Network ‘Mang cam biên không dây Đầ lài: Giải thuật xắp xi giải bài loán bao phủ barrier trong mang cam biến không dây ; DANH MUC CAC BẰNG Bang 1. Tham sémé hinh cam bidn xae sual 59 Bằng 2.

Các tham số của GAMEP. Háng so sánh giá trị exposure tốt nhất và giá trị xác suất phát hiện tương ứng, (2%) tim được bởi GAMEP sau 5 lần chạy trên các bộ dữ liệu với các giá trị len khác nhau. Bang so sánh giá trị expostre trung bình và giá trị xác suất phát hiện tương ứng (%) tìm được bôi GAMEP sau 5 lân chạy trên các bộ đứ liệu với các giả trị len khác nhau. Bang so sánh giá trị độ lệch chuẩn và thời gian chạy trung bình của GAMHP sau 5 lần chạy trên cáo bỏ dữ liệu với các giá trị len khác nhau - - 63 Đầ lài: Giải thuật xắp xi giải bài loán bao phủ barrier trong mang cam biến không dây DANH MỤC CÁC KỶ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ việt tắt Việt đầy đú Ý nghĩa ACO ‘Ant Colony Optimization Tếi ưu hóa dân kiên PSO Particle Swarm Optimization Tdi uu hoa bay dan MTP Minimal Exposure Path Đường di có khả năng bị phát hiện nhỏ nhật GA Genetic Algorithm Giải thuật đi truyền SA Simulated Annealing Giải thuật mô phông luyện kim WS§N Wireless Sensor Network ‘Mang cam biên không dây CHƯƠNG 3: GIẢI THUẬT ĐỂ XUẤT GIẢI BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜNG XÂM _ 'NHẬP CỎ KHẢ NẴNG BỊ PIIÁT IIỆN NHỎ NHÄT TRONG MẠNG CÂM BIẾN KHONG DAY MÔ HÌNH XÁC SUẢT.

HH HH Hà HH HH giàn 49 3. Mã hỏa cả thể. HH HH HH HH HH gi 49 3. Ham thich nghi - - - - 32 ốc.

cà HH nhu ehhhoei 56 3. - - - 37 CHƯƠNG 4: KÉT QUẢ DẠT DƯỢC. Dữ liệu thữnghiệm - - - 59 4. Thiết lập hệ thông.

Kết quả thực nghiệm - - - 60 4. benh ereerereiiereeoeeor-Ôf DANH MỤC TÀI LIÊU THAM KHẢO. - 66 CHƯƠNG 3: GIẢI THUẬT ĐỂ XUẤT GIẢI BÀI TOÁN TÌM ĐƯỜNG XÂM _ 'NHẬP CỎ KHẢ NẴNG BỊ PIIÁT IIỆN NHỎ NHÄT TRONG MẠNG CÂM BIẾN KHONG DAY MÔ HÌNH XÁC SUẢT. HH HH Hà HH HH giàn 49 3.

Mã hỏa cả thể. HH HH HH HH HH gi 49 3. Ham thich nghi - - - - 32 ốc. cà HH nhu ehhhoei 56 3.

- - - 37 CHƯƠNG 4: KÉT QUẢ DẠT DƯỢC. Dữ liệu thữnghiệm - - - 59 4. Thiết lập hệ thông. Kết quả thực nghiệm - - - 60 4.

benh ereerereiiereeoeeor-Ôf DANH MỤC TÀI LIÊU THAM KHẢO. - 66 Đầ lài: Giải thuật xắp xi giải bài loán bao phủ barrier trong mang cam biến không dây 3. Đối tượng nghiên cứu Tuuận văn lập trưng nghiên cứu khả năng phát hiện đối lượng xâm nhập cửa mạng cảm biến không dây, còn gợi là giá tri exposure. Phạm vi nghiên cứu Mạng cảm biến không đây được nghiên cứu trong luận văn là mạng cảm biển mỗ Tình xác suất, nghĩa là các cảm biển trong mưng có khả năng câm rihận (phát.

hiện) sự kiện (đối tượng) tuân theo mô hình xác suất. Phương pháp nghiên cứu «_ Phương pháp nghiên cứu tải liệu © Boe va danh gia cic cing trình khon học trong và ngoài nước đã công bó liên quan đến đề tài nghiên cứu của luận văn.

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