【原创】无线传感器网络布局优化的粒子群导向虚拟力算法仿真程序

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%% 无线传感器网络布局优化的粒子群导向虚拟力算法仿真程序
clc
clear
close all
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ZawFlag=[0,0,0,0,0];%障碍物的启用设置，为0表示不启用
BorderLength=1000;%正方形区域的边界长度
DL=4;%离散化质点的间距，要求DL能够整除BorderLength
[Sx,Sy]=InitSK(BorderLength,DL,ZawFlag);%调用子函数，产生正方形区域，并用离散化质点存储该区域
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rLower=70;%传感器节点覆盖半径取值范围的下界
rUpper=70;%传感器节点覆盖半径取值范围的上界
NodeNum0=50;%设置固定节点个数
[Cx0,Cy0,r0,R0]=InitCovRand(NodeNum0,rLower,rUpper,ZawFlag,BorderLength);%调用子函数，产生固定节点
NodeNum1=50;%设置移动节点个数
[Cx1,Cy1,r1,R1]=InitCovRand(NodeNum1,rLower,rUpper,ZawFlag,BorderLength);%调用子函数，产生移动节点
figure(1)
DrawCovering0(Cx0,Cy0,r0,ZawFlag,BorderLength);
title('初始化网络布局（固定节点）')
figure(2)
DrawCovering0(Cx0,Cy0,r0,ZawFlag,BorderLength);
hold on
DrawCovering1(Cx1,Cy1,r1,ZawFlag,BorderLength);
title('初始化网络布局（固定节点和可移动节点）')
%%
Cx=[Cx0,Cx1];
Cy=[Cy0,Cy1];
r=[r0,r1];
R=[R0,R1];
%如需人为指定个别节点的初始位置，请参考下面的语句进行设置（注意指定的坐标不要落入障碍物内）
%Cx(1)=400;Cy(1)=300;%人工指定标号为1的节点的坐标
Move=ones(1,NodeNum0+NodeNum1);%节点移动控制参数，等于0表示节点不参与移动
Move(1:NodeNum0)=0;
M=200;%%迭代次数
CC=zeros(1,M+1);%计算初始覆盖率
[C,IfCovered]=CovRates(Cx,Cy,r,Sx,Sy);%计算初始覆盖率
CC(1)=C;
counter=2;
for i=1:M
    [CX,CY]=Gravitation(Cx,Cy,r,R,0.2,Sx,Sy,IfCovered);
    [CX,CY]=DoNotMove(Cx,Cy,CX,CY,Move);
    [Cx,Cy]=Coulomb(CX,CY,r,R,0.00005);
    [Cx,Cy]=DoNotMove(CX,CY,Cx,Cy,Move);
    if i>0.05*M
        [r,R]=ProsperityForAll(Cx,Cy,r,R,0.03,0.1);
    end
    [C,IfCovered]=CovRates(Cx,Cy,r,Sx,Sy);
    CC(i+1)=C;
    if i==2
        figure(3)
        DrawCovering0(Cx(1:NodeNum0),Cy(1:NodeNum0),r(1:NodeNum0),ZawFlag,BorderLength);
        hold on
        DrawCovering1(Cx(NodeNum0+1:end),Cy(NodeNum0+1:end),r(NodeNum0+1:end),ZawFlag,BorderLength);
        title('粒子群优化网络布局')
    end
    if i==50
        figure(4)
        DrawCovering0(Cx(1:NodeNum0),Cy(1:NodeNum0),r(1:NodeNum0),ZawFlag,BorderLength);
        hold on
        DrawCovering1(0.25*BorderLength+0.5*Cx(NodeNum0+1:end),0.25*BorderLength+0.5*Cy(NodeNum0+1:end),r
(NodeNum0+1:end),ZawFlag,BorderLength);
        title('虚拟力优化网络布局')
    end
    if i==M
        figure(5)
        DrawCovering0(Cx(1:NodeNum0),Cy(1:NodeNum0),r(1:NodeNum0),ZawFlag,BorderLength);
        hold on
        DrawCovering1(Cx(NodeNum0+1:end),Cy(NodeNum0+1:end),r(NodeNum0+1:end),ZawFlag,BorderLength);
        title('虚拟力导向粒子群优化网络布局')
    end
end
%%
figure(6)
plot(CC)
xlabel('迭代次数','FontName','Times New Roman','FontSize',10);
ylabel('覆盖率（%）','FontName','Times New Roman','FontSize',10);
title('虚拟力导向粒子群优化网络布局覆盖率收敛曲线');