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龙图腾网获悉沈阳理工大学申请的专利一种面向UWSN基于改进CGA的三维栅栏覆盖方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116419249B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310238858.0，技术领域涉及：H04W16/18；该发明授权一种面向UWSN基于改进CGA的三维栅栏覆盖方法是由张文波;冯永新;李玮炜;张林丛设计研发完成，并于2023-03-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向UWSN基于改进CGA的三维栅栏覆盖方法在说明书摘要公布了：本发明设计一种面向UWSN基于改进CGA的三维栅栏覆盖方法，本发明掌握了水下无线传感器网络栅栏覆盖算法的实际需求；其次，分析和比较现存的降低网络能耗，提高网络节点利用率方面的相关技术，提出了基于距离与角度的概率评价函数；最后，为了加快混沌遗传算法的收敛，加入自适应函数，动态改变每轮父代与子代的比例；是一种对于水下无线传感器网络环境中，保证组成一个低能耗和高节点利用率的栅栏网络的技术；应用本发明技术方案，能够有效在水下完成栅栏网络的建立，并使建立的水下栅栏网络有较高的节点利用率和较低的网络能耗。

本发明授权一种面向UWSN基于改进CGA的三维栅栏覆盖方法在权利要求书中公布了：1.一种面向UWSN基于改进CGA的三维栅栏覆盖方法，其特征在于，具体包括以下步骤： 步骤1：定义网络空间结构并对其进行分层，将分层得到的节点进行映射；完成对网络空间内节点从三维到二维的转变，简化栅栏网络构建过程； 步骤2：利用改进混沌遗传算法对二维平面内的传感器节点进行计算，选择出合适的传感器节点在二维平面内形成栅栏； 所述改进混沌遗传算法为在混沌遗传算法的基础上，通过在子代种群选择过程中增加自适应函数，动态改变每一代种群中父代和子代的比例，解决混沌遗传算法后期不收敛问题； 步骤2.1：利用改进混沌遗传算法对每层节点进行基因编码操作； 步骤2.2：确定每层节点个体的基因评价函数； 步骤2.2.1：计算节点距离概率值； 首先，利用步骤1中分层得到的节点在平面上的中心点坐标以及节点的概率感知模型的内、外层半径，利用欧氏距离公式，对空间内任意两节点的距离进行计算；假设对节点a和b进行距离计算，如下所示： ； 其中，和分别表示两节点的横坐标，和分别表示两节点的纵坐标； 在距离结果的基础上，进行距离概率值计算；利用拉普拉斯分布进行概率转换；拉普拉斯分布期望等价于节点间最优距离，节点间最优距离公式计算如下所示： ； ； 其中，由公式表示节点映射到平面后的外感知圆盘半径，表示节点映射到平面后的内感知圆盘半径；与相似，计算可得；因此对距离的拉普拉斯分布期望函数为； 最后，利用拉普拉斯分布得节点和在平面内的距离概率值，其计算如下所示： ； 步骤2.2.2：计算节点角度概率值； 首先采用两节点间的坐标公式，利用余弦函数计算两节点间角度；假设对节点和在二维平面内的角度的余弦值进行计算，其公式如下所示： ； 其中，表示两节点在平面内横坐标之差的绝对值； 其次，根据两节点的角度计算公式推导出每条栅栏的起始节点和终止节点在二维平面内的角度，其计算如下所示： ； 其中，表示起始节点和终止节点角度的余弦函数的反函数，和表示起始节点映射到二维平面内的横纵坐标，和表示终止节点映射到二维平面内的横纵坐标； 由于余弦函数具有其值在范围内递减，在范围内递增，并在和处取得峰值为的特性，故令拉普拉斯分布期望函数为； 在两节点余弦值的结果以及栅栏的起始节点和终止节点角度结果的基础上，调整原始余弦函数的相值，利用如下公式计算以及两节点间的角度： ； 最后将期望代入拉普拉斯分布的概率密度函数，再根据两节点间的角度计算公式以及调整函数的相值的公式，得节点和间的角度概率结果，其计算公式如下所示： ； 步骤2.2.3：确定基因节点评价函数； 基于两节点间的距离概率和角度概率结果，通过对两概率进行加权，得到节点的最终评价函数结果如下所示： ； ； 其中，与分别表示距离概率和角度概率的权值，并且要满足两权值相加为，一般情况下，若对距离和角度没有特别的偏向，则取； 步骤2.3：利用随机遍历抽样法完成子代种群的选择； 首先确定轮盘；根据每个子代个体的适应度值占种群中所有个体的适应度的比值，将其体现到轮盘中，因此，越优的个体，适应度越高，占种群总个体的适应度的比值越大，在轮盘中所占角度越大，被选中的几率就越高；接下来确定生成指针数量；通过在子代种群选择过程中增加自适应函数，动态改变每一代种群中父代和子代的比例，解决混沌遗传算法后期不收敛问题；所述自适应函数如下所示： ； 其中，表示指针数量，表示种群中每个个体的评价均为0时，遗传到下一代种群的父代的比率；表示种群中个体数量；表示种群中每个个体的评价均为最大值时，遗传到下一代种群的父代的比率；表示种群的个体平均评价值；表示个体的评价最大值； 步骤2.4：基因优化； 步骤2.5：混沌扰动； 步骤3：二维的栅栏网络构建后，为了实现三维栅栏网络部署，对层间栅栏进行选择，为了保证层间栅栏能够通信，不产生感知空洞。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人沈阳理工大学，其通讯地址为：110159 辽宁省沈阳市浑南新区南屏中路6号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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