節(jié)點移動模型MATLAB仿真

1、高斯馬爾科夫模型實現(xiàn)和仿真高斯馬爾科夫模型描述高斯馬爾科夫模型描述為每個節(jié)點被賦予一個當(dāng)前的速率 v 和方向 sita，在一個固定的時間間隔 t(時隙)后，每個節(jié)點更新當(dāng)前的速率和方向，每次間隔之初更新，更新公式如下：vt 1 avt (1 a)v (1 a2 )vn，t 1 at (1 a) (1 a2 )n。在每個指定的時間周期 t 內(nèi)，得到 vt 1和t 1的計算值，則運動的目標(biāo)位置可以通過下述式子得到：x xv t cos ， y y v t sin 。一個時間間隔內(nèi)，節(jié)點都按照 v 勻速運動t 1tttt 1ttt到目標(biāo)位置，稱為一個 step。一個完整的 step 包括： 1.節(jié)點

2、參數(shù)的設(shè)置： 仿真時間：T=1000;步進(jìn)時間：dt=1;步進(jìn)時間越小，路徑曲線越光滑。時間間隔:nt=20;速度范圍：vmin=1;vmax=1.5;場景范圍：xmin=0;xmax=100;ymin=0;ymax=50;隨機(jī)產(chǎn)生起始點的位置：xa=unifrnd(0,100,1,1); ya=unifrnd(0,50,1,1);初始速率設(shè)置為速率分布的期望：va=(vmin+vmax)/2;%初始速度初始速度方向設(shè)置為方向分布的期望：sitaa=(0+2*pi)/2;速率平均值：vmean=(vmin+vmax)/2;速度方向平均值： sitamean=(0+2*pi)/2;2.節(jié)點隨機(jī)初

3、始速度設(shè)置為 vmean=（vmin+vmax）/2，sitamean=(0+2*pi)/2；隨機(jī)獲取初始位置 xa,ya。固定一個時間間隔t=20。vn,sitan 是服從高斯分布的隨機(jī)變量，vn 服從均值為1.5，方差為 0.2 的高斯分布：vn=normrnd(1.5,0.2,1,1，) sitan服從均值為 pi，方差為 0.2的高斯分布 sitan=normrnd(pi,0.2,1,1；) 隨機(jī)變量 a 的范圍是（0,1），并且在這個范圍內(nèi)均勻分布。節(jié)點在每個時間間隔更新速率和速度方向，根據(jù)初始節(jié)點的位置得到移動的目標(biāo)位置 xb， yb。目標(biāo)節(jié)點位置變?yōu)橄乱粋€ step 的初始節(jié)點。

4、模型參數(shù)設(shè)置：變量：調(diào)節(jié)參數(shù)a,速度v，方向sita，節(jié)點位置（x,y），隨機(jī)參數(shù)vn,sitan初始節(jié)點位置節(jié)點位置：xmin=0;xmax=100;ymin=0;ymax=50; A(xa,ya)初始節(jié)點速度參數(shù)：vmin=1;vmax=2;，速度平均值vmean=(vmin+vmax)/2， 速度方向平均值sitamean=(0+2*pi)/2時間參數(shù)：nt=20; clear all;%相關(guān)參數(shù)設(shè)定T=1000;%仿真時間s dt=1;%補進(jìn)時間s nt=30;%時間間隔vmin=0.5;vmax=1;%速度范圍tmin=0.1;tmax=0.1;% 停 頓 時 間 范 圍 s xmi

5、n=0;xmax=1000;ymin=0;ymax=500;%場景的范圍tex=0;%初始化運行時間記憶變量%axis(xmin xmax ymin ymax);%設(shè)定坐標(biāo)范圍%figure(1);hold on;%保留繪圖內(nèi)容xa=unifrnd(0,100,1,1);%隨機(jī)發(fā)生起始點坐標(biāo)ya=unifrnd(0,50,1,1); va=(vmin+vmax)/2;%初始速度sitaa=(0+2*pi)/2;%隨機(jī)發(fā)生一個初始速度方向，前進(jìn)角度服從均勻分布vmean=(vmin+vmax)/2;%速度平均值sitamean=(0+2*pi)/2;%速度方向平均值while(1)a=unifr

6、nd(0,1,1,1);%a用來調(diào)節(jié)隨機(jī)性 vn=normrnd(1.5,0.2,1,1);%服從高斯分布的速率參數(shù) sitan=normrnd(pi,0.2,1,1);%服從高斯分布的速度方向參數(shù)vb=a*va+(1-a)*vmean+sqrt(1-a2)*vn;%到達(dá)目的節(jié)點后確定下一段的速度sitab=a*sitaa+(1-a)*sitamean+sqrt(1-a2)*sitan;%到達(dá)目的節(jié)點后確定下一段的速度方向if T-tex=nt for t=0:dt:ntxb=xa+va*cos(sitab)*t;yb=ya+va*sin(sitab)*t;%節(jié)點在到達(dá)目的節(jié)點后可以確定下一目

7、的節(jié)點的位置 plot(xb,yb,.);if xbxmax%x坐標(biāo)到達(dá)右邊界xa=xa-xmax;endif ybymax %y坐標(biāo)到達(dá)上邊界ya=ya-ymax;end tex=tex+dt; endelsefor t=0:dt:T-tex xb=xa+va*cos(sitab)*t;yb=ya+va*sin(sitab)*t;%節(jié)點在到達(dá)目的節(jié)點后可以確定下一目的節(jié)點的位置plot(xb,yb,.);if xbxmax %x坐標(biāo)到達(dá)右邊界xa=xa-xmax;endif ybymax%y坐標(biāo)到達(dá)上邊界ya=ya-ymax;end tex=tex+dt; returnend endxa=x

8、b;ya=yb;%將目標(biāo)點更新為新Step的起點va=vb,sitaa=sitab; end50045040035030025020015010050001002003004005006007008009001000隨機(jī)方向模型實現(xiàn)和仿真隨機(jī)方向模型描述：隨機(jī)方向移動模型描述為節(jié)點先在整個移動區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選擇一個位置作為初始位置，隨機(jī)選擇運動速度的大小和方向，一直運動到邊界上的一個點，就是目的節(jié)點，隨機(jī)停頓一段時間tp，將這個目的節(jié)點作為下一次移動的源節(jié)點，然后反復(fù)按相對固定的過程進(jìn)行移動，通常 稱這個重復(fù)過程為 Step。一個完整的 Step 包括運動速度 v、隨機(jī)停頓時間 tp，隨機(jī)運動方向

9、 sita，然后以速度 v 勻速直線運動到達(dá)邊界位置后停頓時間 tp。其中運動速度v、隨機(jī)停頓時間tp，隨機(jī)運動方向的范圍和在該范圍的分布可以通過模型參數(shù)的方式進(jìn)行限定，如V 的范圍為 (vmin, vmax) ，并且在(vmin, vmax) 范圍內(nèi)服從平均分布；tp 的范圍為(tmin, tmax) ，并且在(tmin, tmax) 范圍內(nèi)服從平均分布。隨機(jī)運動方向根據(jù)在不同的邊界，有不同的范圍，在該范圍內(nèi)服從平均分布。模型參數(shù)設(shè)置：場景參數(shù)：xmin=0;xmax=100;ymin=0;ymax=50;時間參數(shù)：運行時間 T，記憶變量 tex，運動時間 tm，停頓時間 tp;速度參數(shù)：v

10、min=0.5;vmax=1.5;速度大小 v，運動方向 sita; 停頓時間參數(shù)：tmin=0.1; tmax=0.2;clear all;%相關(guān)參數(shù)設(shè)定T=1000;%仿真時間s dt=1;%補進(jìn)時間svmin=1;vmax=1.5;%速度范圍tmin=0.1;tmax=0.2;% 停 頓 時 間 范 圍 s xmin=0;xmax=100;ymin=0;ymax=50;%場景的范圍tex=0;%初始化運行時間記憶變量axis(xmin xmax ymin ymax);%設(shè)定坐標(biāo)范圍figure(1);hold on;%保留繪圖內(nèi)容xa=unifrnd(0,100,1,1);%隨機(jī)發(fā)生起始

11、點坐標(biāo)ya=unifrnd(0,50,1,1);while(1)v=unifrnd(vmin,vmax,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個速度值，速度大小服從均勻分布 tp=unifrnd(tmin,tmax,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個停頓時間，停頓時間服從均勻分布if ya=0sita=unifrnd(0,pi,1,1)%;隨機(jī)發(fā)生一個前進(jìn)角度，前進(jìn)角度服從均勻分布elseif ya=50sita=unifrnd(1.5*pi,2*pi,1,1)%;隨機(jī)發(fā)生一個前進(jìn)角度，前進(jìn)角度服從均勻分布elseifxa=0sita=unifrnd(-0.5*pi,0.5*pi,1,1)%;隨機(jī)發(fā)生一個前進(jìn)角度，前進(jìn)

12、角度服從均勻分布elseif xa=100sita=unifrnd(0.5*pi,1.5*pi,1,1)%;隨機(jī)發(fā)生一個前進(jìn)角度，前進(jìn)角度服從均勻分布elsesita=unifrnd(0,2*pi,1,1)%;隨機(jī)發(fā)生一個前進(jìn)角度，前進(jìn)角度服從均勻分布endfor t=0:dt:Tif texT %本次Step內(nèi)仿真時間會到returnelse的節(jié)點endendx=xa+v*cos(sita)*%t運; 動到邊界位置的點y=ya+v*sin(sita)*t; plot(x,y.,);holodn tex=tex+dt;if x=0|x=100|y=0|y=50%如果運動到邊界，則到達(dá)的點就是目

13、break;endendif T-tex=tp; pause(tp);%停止一段時間tex=tex+tp%;更新運行時間記憶變量elsepause(T-tex); %時間到returnendxa=x;ya=y;%將目標(biāo)點更新為新Step的起點隨機(jī)方向改進(jìn)模型的實現(xiàn)和仿真隨機(jī)方向改進(jìn)模型描述：隨機(jī)方向移動模型描述為節(jié)點先在整個移動區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選擇一個位置作為初始位置，隨機(jī)選擇運動速度的大小和方向、移動的距離，節(jié)點移動這段距離后到達(dá)終點，到達(dá)終點后隨機(jī)停頓一段時間 tp，將這個終點作為下一次移動的起始節(jié)點，這個過程為一個step。然后反復(fù)按相對固定的過程進(jìn)行移動。如果節(jié)點在運動期間運動到邊界，將從對

14、稱的邊界重新出發(fā)，速度和方向不變。一個完整的 Step 包括：隨機(jī)產(chǎn)生運動速度大小 v、停頓時間 tp，運動方向 sita，運動距離 d。v 的范圍為 (v , v ) ，minmax并且在(v , v ) 范圍內(nèi)服從平均分布；tp 的范圍為(t , t ) ，并且在(t , t ) 范圍內(nèi)服minmaxmin maxmin max從平均分布。然后以速度 v 勻速直線運動隨機(jī)的一段距離 d 后停頓時間 tp。節(jié)點在運動過程中如果走到了邊界，則從對稱的邊界出發(fā)，速度，方向均不變。比如運動到了左邊界（ xmin,y），則節(jié)點的位置變?yōu)?xmax,y)；運動到了上邊界（x,ymax），則節(jié)點的位置變

15、為（x,ymin）。運動距離 d 后，到達(dá)的終點的位置為下一個 step 的初始位置。模型參數(shù)設(shè)置：場景參數(shù)：xmin=0;xmax=100;ymin=0;ymax=50，運動距離 dmin=20;dmax=100; 時間參數(shù)：運行時間 T，記憶變量 tex，運動時間 tm，停頓時間 tp;速度參數(shù)：vmin=0.5;vmax=1.5;速度大小 v，運動方向 sita; 停頓時間參數(shù)：tmin=0.1; tmax=0.2;仿真程序：clear all;%相關(guān)參數(shù)設(shè)定T=100;%仿真時間s dt=1;%補進(jìn)時間svmin=1;vmax=1.5;%速度范圍tmin=0.1;tmax=0.2;%

16、停 頓 時 間 范 圍 s xmin=0;xmax=100;ymin=0;ymax=50;%場景的范圍dmin=20;dmax=100;tex=0;%初始化運行時間記憶變量axis(xmin xmax ymin ymax);%設(shè)定坐標(biāo)范圍figure(1);hold on;%保留繪圖內(nèi)容xa=unifrnd(0,100,1,1);%隨機(jī)發(fā)生起始點坐標(biāo)ya=unifrnd(0,50,1,1);while(1)v=unifrnd(vmin,vmax,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個速度值，速度大小服從均勻分布 tp=unifrnd(tmin,tmax,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個停頓時間，停頓時間服從均勻分布

17、sita=unifrnd(0,2*pi,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個前進(jìn)角度，前進(jìn)角度服從均勻分布d=unifrnd(dmin,dmax,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個前進(jìn)距離，前進(jìn)距離服從均勻分布tm=d/v;%運動時間if T-tex=tm%此次step時間不會到for t=0:dt:tmxb=xa+v*cos(sita)*t; yb=ya+v*sin(sita)*t; plot(xb,yb,.)if xb=xmax%x坐標(biāo)到達(dá)右邊界xa=xa-xmax;endif yb=ymax %y坐標(biāo)到達(dá)上邊界ya=ya-ymax;endendtex=tex+dt%;更新運行時間記憶變量if T-tex=tp

18、;pause(tp)%;停止一段時間tex=tex+t%p更; 新運行時間記憶變量elsepause(T-tex);%時間到return endelse%此次step時間會到for t=0:dt: T-texxb=xa+v*cos(sita)*t; yb=ya+v*sin(sita)*t; plot(xb,yb.,)if xb=xmax %x坐標(biāo)到達(dá)右邊界xa=xa-xmax;endif yb=ymax%y坐標(biāo)到達(dá)上邊界ya=ya-ymax;endend endreturnxa=xb;ya=yb;%將目標(biāo)點更新為新Step的起點end仿真結(jié)果：5045403530252015105001020

19、30405060708090100隨機(jī)路點模型實現(xiàn)和仿真隨機(jī)路點模型描述隨機(jī)路點移動模型描述為節(jié)點先在整個移動區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選擇一個位置作為初始位置，隨機(jī)選擇一個位置為目的位置，將這個目的節(jié)點作為下一次移動的源節(jié)點，然后反復(fù)按相對固定的過程進(jìn)行移動，通常稱這個重復(fù)過程為 Step。一個完整的 Step 包括先通過隨機(jī)選擇目標(biāo)點D、運動速度V 和隨機(jī)停頓時間 Tp，然后以速度V 勻速直線運動到達(dá)目標(biāo)點 D 位置后停頓時間 T。其中運動速度 V 和隨機(jī)停頓時間 Tp 的范圍和在該范圍的分布可以通過模型參數(shù)的方式進(jìn)行限定，如 V 的范圍為 (v, v) ，并且在 (v, v) 范圍內(nèi)服從平均分布；Tpm

20、inmaxminmax的范圍為(tmin, tmax) ，并且在(tmin, tmax) 范圍內(nèi)服從平均分布。模型參數(shù)設(shè)置：場景參數(shù)：xmin=0;xmax=100;ymin=0;ymax=50;時間參數(shù)：運行時間 T，記憶變量 tex，運動時間 tm，停頓時間 tp;速度參數(shù)：vmin=0.5;vmax=1.5;速度大小 v; 停頓時間參數(shù)：tmin=0.1; tmax=0.2;clear all;%相關(guān)參數(shù)設(shè)定T=1000;%仿真時間s dt=1;%補進(jìn)時間svmin=1;vmax=1.5;%速度范圍tmin=0.1;tmax=0.1;% 停 頓 時 間 范 圍 s xmin=0;xmax

21、=100;ymin=0;ymax=50;%場景的范圍tex=0;%初始化運行時間記憶變量axis(xmin xmax ymin ymax);%設(shè)定坐標(biāo)范圍figure(1);hold on;%保留繪圖內(nèi)容xa=unifrnd(0,100,1,1);%隨機(jī)發(fā)生起始點坐標(biāo)ya=unifrnd(0,50,1,1);while(1)xb=unifrnd(0,100,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個路點坐標(biāo)yb=unifrnd(0,50,1,1);v=unifrnd(vmin,vmax,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個速度值，速度大小服從均勻分布tp=unifrnd(tmin,tmax,1,1);%隨機(jī)發(fā)生一個停頓時間

22、，停頓時間服從均勻分布tm=sqrt(xb-xa)2+(yb-ya)2)/v; %計算這個Step的移動時間if xa=xb&ya=yb%在出發(fā)點和目的點坐標(biāo)相同時單獨處理pause(tp); %停止一段時間tex=tex+tp;%更新運行時間記憶變量elseif T-tex=tm;%本次Step內(nèi)仿真時間不會到for t=0:dt:tmx=xa+v*(xb-xa)/sqrt(xb-xa)2+(yb-ya)2)*t;y=ya+v*(yb-ya)/sqrt(xb-xa)2+(yb-ya)2)*t; plot(x,y.);tex=tex+dt end更新運行時間記憶變量if T-tex=tp;pa

23、use(tp);%停止一段時間tex=tex+tp%;更新運行時間記憶變量elsepause(T-tex); %時間到returnendelse%本次Step內(nèi)仿真時間會到for t=0:dt:T-texx=xa+v*(xb-xa)/sqrt(xb-xa)2+(yb-ya)2)*t;y=ya+v*(yb-ya)/sqrt(xb-xa)2+(yb-ya)2)*t; plot(x,y.);endreturn %時間到endendxa=xb;ya=yb;%將目標(biāo)點更新為新Step的起點end504540353025201510500102030405060708090100隨機(jī)路點模型實現(xiàn)和仿真隨機(jī)路點模型描述隨機(jī)路點移動模型描述為節(jié)點先在整個移動區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選擇一個位置作為初始位置，然后反復(fù)按相對固定的過程進(jìn)行移動，通常稱這個重復(fù)過程為Step。一個完 整的Step包括先通過隨機(jī)選擇目標(biāo)點D、運動速度V和隨機(jī)停頓時間T，然后以速度V 勻速直線運動到達(dá)目標(biāo)點D位置后停頓時間T。其中運動速度V和隨機(jī)停頓時間T的范 圍和在該范圍的分布可以