一種基于選擇框的有向k-柵欄構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于選擇框的有向K-柵欄構(gòu)建方法
【背景技術(shù)】
[0002] 如何利用有向節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)能力實(shí)現(xiàn)k_柵欄覆蓋是有向傳感網(wǎng)絡(luò)一個(gè)研宄熱點(diǎn)。 馬華東研宄了視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)中的，最少的有向視頻節(jié)點(diǎn)組建柵欄問(wèn)題，陶丹研宄如何調(diào) 整有向節(jié)點(diǎn)的感知方向組建有向強(qiáng)柵欄的問(wèn)題。Zhangetal.研宄轉(zhuǎn)動(dòng)有向節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建強(qiáng) 柵欄。Y.Wang研宄了視頻傳感網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)部署密度和全視域覆蓋問(wèn)題。Wangetal.選擇有 向節(jié)點(diǎn)組建視線柵欄，構(gòu)建有向傳感陣列監(jiān)視入侵者。ZhiboWang研宄了混合有向網(wǎng)絡(luò)的 柵欄覆蓋，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)建權(quán)重柵欄圖WBG，再運(yùn)用頂點(diǎn)不相交的路徑算法構(gòu)造k柵欄， 他提出了的strongoptimal算法、stronggreedy算法構(gòu)建有向柵欄。
[0003] 針對(duì)有向柵欄的研宄，或者只考慮節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)或者只考慮有向節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，尚未 發(fā)現(xiàn)從移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩方面研宄柵欄構(gòu)建。Amac基于移動(dòng)能耗和轉(zhuǎn)動(dòng)能耗，研宄了有向網(wǎng)絡(luò) 的覆蓋增強(qiáng)。另一方面，隨機(jī)部署后，利用附近節(jié)點(diǎn)之間的位置關(guān)系，可以選擇最優(yōu)的節(jié)點(diǎn) 構(gòu)建柵欄。本章考慮的是如何利用節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能力，節(jié)能高效的構(gòu)建強(qiáng)K-柵欄覆 蓋，主要發(fā)明如下：
[0004] 1?提出了最少節(jié)點(diǎn)的有向強(qiáng)柵欄（strongbarrierofminimumdirectional node，MDNSB)模型；此模型中，組成有向強(qiáng)柵欄的有向節(jié)點(diǎn)位置由從左到右的兩個(gè)基準(zhǔn)位 置確定，感知方向?yàn)樗椒较?br>[0005] 2.創(chuàng)建一種新的有向節(jié)點(diǎn)能耗模型，有向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的能耗等于移動(dòng)到基準(zhǔn)位置的 能耗和感知方向轉(zhuǎn)動(dòng)到水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)能耗之和。
[0006] 3.提出基于有向節(jié)點(diǎn)選擇框的有向強(qiáng)柵欄構(gòu)建算法（directionalstrong barrierconstructionbasedonselectingbox，DSBCSB)，有向節(jié)點(diǎn)選擇框以MDNSB的有 向節(jié)點(diǎn)基準(zhǔn)位置為中心，長(zhǎng)度為2倍的感知半徑，寬度為感知半徑的長(zhǎng)方形。有向節(jié)點(diǎn)選擇 框從有向節(jié)點(diǎn)基準(zhǔn)位置附近選擇能耗最少的有向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建MDNSB，降低了柵欄構(gòu)建過(guò) 程中的能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服已有的柵欄構(gòu)建方法的不足，本發(fā)明提供一種基于選擇框的有向K-柵 欄構(gòu)建方法。
[0008] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0009] 一種基于選擇框的有向K-柵欄構(gòu)建方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1，選擇MDNSB基準(zhǔn)位置；
[0011] 假設(shè)〇彡s彡K，0彡z彡V，K為要形成的柵欄數(shù)，V表示水平方向的分區(qū)數(shù)。在 長(zhǎng)為L(zhǎng)sz，寬為Wsz的子區(qū)域Asz中，存在隨機(jī)分布的Nsz個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)柵欄選取框?qū)挾?wb等于節(jié)點(diǎn)選取框的寬度。子區(qū)域Asz多個(gè)基準(zhǔn)柵欄選擇區(qū)域中，節(jié)點(diǎn)最多的位置7】就是這 個(gè)子區(qū)域的柵欄位置。
[0012] 步驟2,節(jié)點(diǎn)選擇框的創(chuàng)建；
[0013] 根據(jù)最少有向節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)柵欄的定義，子區(qū)域Asz基準(zhǔn)柵欄rj共有+個(gè)節(jié)點(diǎn) 位置；r表示節(jié)點(diǎn)的感知半徑。從左到右的第i(i= 1，2, 3,…，m-l)個(gè)節(jié)點(diǎn)位置，由左 右兩個(gè)點(diǎn)決定；兩個(gè)基準(zhǔn)位置的坐標(biāo)從左到右位為(44)，（?)，如公式（1)，⑵所 示；其中4表示子區(qū)域Asz的左邊界的橫坐標(biāo)，<表示節(jié)點(diǎn)選擇框的寬度?；鶞?zhǔn)柵欄最 右邊的節(jié)點(diǎn)位置由子區(qū)域的右邊界決定，即確定最右邊節(jié)點(diǎn)位置的兩個(gè)點(diǎn)橫坐標(biāo)分別為 -l)*r，x: =<+"7*r;如果超出右邊界，貝1J子區(qū)域的右邊界就 是右邊的基準(zhǔn)點(diǎn)橫坐標(biāo)；其縱坐標(biāo)仍為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于選擇框的有向K-柵欄構(gòu)建方法，包括以下步驟： 步驟1，選擇MDNSB基準(zhǔn)位置； 假設(shè)O < s < K，0 < z < V，K為要形成的柵欄數(shù)，V表示水平方向的分區(qū)數(shù)；在長(zhǎng)為 Lsz，寬為Wsz的子區(qū)域A sz中，存在隨機(jī)分布的N sz個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)；基準(zhǔn)柵欄選取框?qū)挾葁 )3等 于節(jié)點(diǎn)選取框的寬度；子區(qū)域Asz多個(gè)基準(zhǔn)柵欄選擇區(qū)域中，節(jié)點(diǎn)最多的位置F=就是這個(gè)子 區(qū)域的柵欄位置； 步驟2,節(jié)點(diǎn)選擇框的創(chuàng)建； 根據(jù)最少有向節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)柵欄的定義，子區(qū)域Asz基準(zhǔn)柵欄=共有W= I個(gè)節(jié)點(diǎn)位 置；r表示節(jié)點(diǎn)的感知半徑；從左到右的第i(i = 1，2, 3, 個(gè)節(jié)點(diǎn)位置，由左右 兩個(gè)點(diǎn)決定；兩個(gè)基準(zhǔn)位置的坐標(biāo)從左到右位為（A.v,!)，如公式（1)，（2)所 示；其中4表示子區(qū)域Asz的左邊界的橫坐標(biāo)，< 表示節(jié)點(diǎn)選擇框的寬度；基準(zhǔn)柵欄最 右邊的節(jié)點(diǎn)位置由子區(qū)域的右邊界決定，即確定最右邊節(jié)點(diǎn)位置的兩個(gè)點(diǎn)橫坐標(biāo)分別為 x^=<+(m-l)*r，< =4+?*。如果;超出右邊界，則子區(qū)域的右邊界就 是右邊的基準(zhǔn)點(diǎn)橫坐標(biāo)；其縱坐標(biāo)仍為=Z, = < +viY ;
定義1 :有向節(jié)點(diǎn)選擇框，為DMNSB中的有向節(jié)點(diǎn)位置選擇能耗最少的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)而設(shè)定 的選擇框稱為節(jié)點(diǎn)選擇框； 與全向柵欄不同，在MDNSB中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置有兩個(gè)相鄰的基準(zhǔn)位置決定；先考慮為 一個(gè)基準(zhǔn)位置選擇移動(dòng)節(jié)點(diǎn)；為了選擇最佳移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到基準(zhǔn)位置，可使基準(zhǔn)位置處于 節(jié)點(diǎn)選擇框中心；設(shè)節(jié)點(diǎn)分布密度為P，由于區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)服從均勻分布，若以基準(zhǔn)位置為 中心，劃定一個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇框，使其內(nèi)部期望有1個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到基準(zhǔn)位置，則子區(qū)域期望面積 應(yīng)為1/P ;相鄰的節(jié)點(diǎn)選擇框存在重疊面積，變長(zhǎng)越大，重疊面積越大，造成節(jié)點(diǎn)的重新選 擇，增加算法的復(fù)雜度；為了避免這種情況，需要進(jìn)一步設(shè)定節(jié)點(diǎn)選擇框的長(zhǎng)和寬； 另一方面，為了使兩個(gè)相鄰的基準(zhǔn)位置均能處于兩個(gè)彼此不相交的正方形內(nèi)，則可做 兩個(gè)相鄰的基準(zhǔn)位置連線的的垂直平分線，;再將長(zhǎng)從兩個(gè)基準(zhǔn)位置兩側(cè)分別延伸r/2的距 離，由于瓦j = r，則一個(gè)基準(zhǔn)位置的節(jié)點(diǎn)選擇框的長(zhǎng)度G = r ; 長(zhǎng)度設(shè)定好以后，進(jìn)一步設(shè)定節(jié)點(diǎn)選擇框的寬度；為減少節(jié)點(diǎn)選擇框過(guò)寬所帶來(lái)的誤 差，應(yīng)使基準(zhǔn)位置盡可能地處于正方形的中心位置，所以一個(gè)基準(zhǔn)位置節(jié)點(diǎn)選擇框的寬度 為 < =r ; MDNSB中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)位置有兩個(gè)相鄰的基準(zhǔn)位置確定，這兩個(gè)相鄰的基準(zhǔn)位置選擇框合 起來(lái)就是有向節(jié)點(diǎn)選擇框（有向節(jié)點(diǎn)選擇框?yàn)殚L(zhǎng)方形，G =2r，<=〃；當(dāng)框內(nèi)不存在節(jié)點(diǎn) 時(shí)，采用擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)選擇框的方式尋找移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，具體擴(kuò)展方式下文會(huì)作詳細(xì)介紹； 節(jié)點(diǎn)選擇框大小確定好以后，找出圓心在選擇框內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)，將坐標(biāo)參數(shù)保存在 集合SN# ; 步驟3有向節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)能耗 找出節(jié)點(diǎn)選擇框內(nèi)的節(jié)點(diǎn)以后，根據(jù)有向節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)能耗選擇最佳移動(dòng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到目標(biāo) 位置； 定義2 :有向節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)能耗，有向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到DMNSB中的目標(biāo)位置消耗的能量和 轉(zhuǎn)動(dòng)到水平方向所消耗的能量之和，就是有向節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)能耗，如公