一種用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其包括如下步驟：a、空洞邊緣節(jié)點(diǎn)向冗余節(jié)點(diǎn)廣播空洞邊界信息；b、冗余節(jié)點(diǎn)將修補(bǔ)位移量以及初始能量發(fā)送至空洞邊緣節(jié)點(diǎn)；c、空洞邊緣節(jié)點(diǎn)確定最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)，并發(fā)送補(bǔ)償移動(dòng)消息；d、確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，以完成一個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償覆蓋；e、更新上述確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)屬性為邊緣節(jié)點(diǎn)，更新冗余節(jié)點(diǎn)域空洞邊緣節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)集合，重復(fù)上述步驟，直至消除所述覆蓋空洞。本發(fā)明通過(guò)對(duì)冗余節(jié)點(diǎn)成本與冗余節(jié)點(diǎn)能耗等因素的平衡，選擇最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到合理的補(bǔ)償位置點(diǎn)，以改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。
【專利說(shuō)明】一種用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種覆蓋補(bǔ)償方法，尤其是一種用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]覆蓋質(zhì)量是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性問(wèn)題之一，是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的重要度量指標(biāo)。但監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署、能量耗盡或被惡劣監(jiān)測(cè)環(huán)境破壞等情況都極易使網(wǎng)絡(luò)形成覆蓋盲區(qū)，產(chǎn)生空洞。覆蓋空洞的出現(xiàn)會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量急劇下降，生存周期驟減，但同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中還會(huì)遺留一些未被利用的冗余節(jié)點(diǎn)，造成了能量充分而生存期短暫的矛盾。而混合傳感器網(wǎng)絡(luò)則是解決這一問(wèn)題的有效手段，在已有的靜止傳感器網(wǎng)絡(luò)中，弓丨入具有移動(dòng)能力的冗余節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成混合網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)覆蓋缺陷的彌補(bǔ)。
[0003]目前，采用節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性能解決覆蓋空洞問(wèn)題的研究成果，大多集中在基于對(duì)幾何學(xué)知識(shí)的借鑒與應(yīng)用。其中目標(biāo)覆蓋空洞修補(bǔ)算法CHPA、以及利用移動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)空洞進(jìn)行修補(bǔ)的三角形貼片法PATT均能以較高的覆蓋率完成對(duì)空洞的修補(bǔ)，穩(wěn)定性也較高，但沒(méi)有考慮對(duì)網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有冗余資源的利用。之后，鄧亞平等學(xué)者提出了一種利用向量代數(shù)的分布式方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)冗余節(jié)點(diǎn)的有效部署，能較好的利用網(wǎng)絡(luò)中富余資源，但該算法在維持較好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率同時(shí)，也造成了空洞零散化和小面積空洞出現(xiàn)的現(xiàn)象。因此，針對(duì)無(wú)縫覆蓋要求的監(jiān)測(cè)環(huán)境，如國(guó)防軍事、反恐救災(zāi)等領(lǐng)域，這類覆蓋補(bǔ)償算法并不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其在已知覆蓋空洞的前提下，以無(wú)縫覆蓋為目標(biāo)要求，充分利用網(wǎng)絡(luò)冗余資源，通過(guò)對(duì)冗余節(jié)點(diǎn)成本與冗余節(jié)點(diǎn)能耗等因素的平衡，選擇最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到合理的補(bǔ)償位置點(diǎn)，以改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命。
[0005]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，所述覆蓋補(bǔ)償方法包括如下步驟:
[0006]a、對(duì)于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)中的已知覆蓋空洞，利用已知覆蓋空洞的空洞邊緣節(jié)點(diǎn)向所述覆蓋空洞中的冗余節(jié)點(diǎn)廣播空洞邊界信息；
[0007]b、冗余節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的空洞邊界信息本地計(jì)算對(duì)應(yīng)的修補(bǔ)位移量,冗余節(jié)點(diǎn)并將所述對(duì)應(yīng)的修補(bǔ)位移量以及初始能量Eci(A)發(fā)送至廣播空洞邊界信息的空洞邊緣節(jié)點(diǎn)；
[0008]C、空洞邊緣節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)的初始能量EtlCri),計(jì)算得到每個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的剩余期望值EJri)，空洞邊緣節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的修補(bǔ)位移量以及剩余期望值EJri)確定最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)，并向所述確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)發(fā)送補(bǔ)償移動(dòng)消息；
[0009]d、確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)在接收到補(bǔ)償移動(dòng)信息后，根據(jù)步驟b中本地計(jì)算的修補(bǔ)位移量進(jìn)行移動(dòng)，以完成一個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償覆蓋；
[0010]e、更新上述確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)屬性為邊緣節(jié)點(diǎn)，更新冗余節(jié)點(diǎn)域空洞邊緣節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)集合，重復(fù)上述步驟，直至消除所述覆蓋空洞。
[0011]所述步驟a中，在空洞邊緣節(jié)點(diǎn)集合S中隨機(jī)選取搜尋三個(gè)相鄰空洞邊緣節(jié)點(diǎn)
sk, Sj和S1,三個(gè)相鄰空洞邊緣節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是，所述覆蓋補(bǔ)償方法包括如下步驟: (a)、對(duì)于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)中的已知覆蓋空洞，利用已知覆蓋空洞的空洞邊緣節(jié)點(diǎn)向所述覆蓋空洞中的冗余節(jié)點(diǎn)廣播空洞邊界信息； (b)、冗余節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的空洞邊界信息本地計(jì)算對(duì)應(yīng)的修補(bǔ)位移量，冗余節(jié)點(diǎn)并將所述對(duì)應(yīng)的修補(bǔ)位移量以及初始能量Eci(A)發(fā)送至廣播空洞邊界信息的空洞邊緣節(jié)點(diǎn)； (c)、空洞邊緣節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)的初始能量EciCri),計(jì)算得到每個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的剩余期望值EJri)，空洞邊緣節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收的修補(bǔ)位移量以及剩余期望值EJri)確定最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)，并向所述確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)發(fā)送補(bǔ)償移動(dòng)消息； (d)、確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)在接收到補(bǔ)償移動(dòng)信息后，根據(jù)步驟(b)中本地計(jì)算的修補(bǔ)位移量進(jìn)行移動(dòng)，以完成一個(gè)冗余節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償覆蓋； (e)、更新上述確定為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)的冗余節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)屬性為邊緣節(jié)點(diǎn)，更新冗余節(jié)點(diǎn)域空洞邊緣節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)集合，重復(fù)上述步驟，直至消除所述覆蓋空洞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是:所述步驟(a)中，在空洞邊緣節(jié)點(diǎn)集合S中隨機(jī)選取搜尋三個(gè)相鄰空洞邊緣節(jié)點(diǎn)sk，Sj和S1，三個(gè)相鄰空洞邊緣節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是:所述步驟(b)中，收到空洞邊界信息的冗余節(jié)點(diǎn)表示為冗余節(jié)點(diǎn)集合Qall,對(duì)于冗余節(jié)點(diǎn)集合Qall中的任一冗余節(jié)Ari(Xmyii)獨(dú)立計(jì)算的修補(bǔ)位移量包括方位角Θ (A)和移動(dòng)距離U(ri)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是:所述確定方位角Θ (^)的方法為: 首先定義如下向量:
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是:所述確定移動(dòng)距離LciOg的方法為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是:所述步驟(C)中，空洞邊緣節(jié)點(diǎn)Sj計(jì)算冗余節(jié)點(diǎn)集合Qall中相應(yīng)冗余節(jié)點(diǎn)的剩余期望值E1^ Cri),并選擇剩余能量期望值最大且滿足民(ri)≤Eth的冗余節(jié)點(diǎn)作為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)Rbest,空洞邊緣節(jié)點(diǎn)S」向最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)Rbest發(fā)送補(bǔ)償移動(dòng)消息，告知所述冗余節(jié)點(diǎn)為最佳補(bǔ)償移動(dòng)冗余節(jié)Rbest點(diǎn)；剩余能量期望值民(ri)的計(jì)算為: ErCri) = a E0Cri)-β L0Cri)(III) 其中，Eth為節(jié)點(diǎn)正常工作所需最小能量閾值，α (α ^ I)為能量續(xù)航參數(shù)，β為移動(dòng)單位距離消耗的能量，EtlCri)為冗余節(jié)點(diǎn)Iri的初始能量，LtlCri)為冗余節(jié)點(diǎn)!Ti到待修補(bǔ)位置的移動(dòng)距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是:所述混合傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)采用二進(jìn)制感知模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于混合傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋補(bǔ)償方法，其特征是:對(duì)于相鄰空洞邊緣節(jié)點(diǎn)sk，Sj和S1之間的空洞邊緣交叉點(diǎn)pk，應(yīng)選擇滿足d(r’，pk) < Rs(k e [1,2])的點(diǎn)r’作為冗余節(jié)點(diǎn)^的最終移動(dòng)終點(diǎn)，其中，點(diǎn)r’為冗余節(jié)點(diǎn)在移動(dòng)方向上的移動(dòng)終點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK104023343SQ201410270934
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】吳宏杰, 方瑜, 袁雪松, 郭立俠, 秦寧寧 申請(qǐng)人:無(wú)錫市計(jì)量測(cè)試中心