[發(fā)明專利]三維無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910105413.5
• 申請日: 2009-02-09
• 公開（公告）號: CN101478763A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 張寶利;于峰崎
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司
• 代理人: 曾旻輝

技術領域

本發(fā)明涉及一種三維無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制方法。

背景技術

無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless?Sensor?Network，WSN)是由布置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi) 大量的微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成一個多跳的自組織的網(wǎng)絡 系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地實時監(jiān)測、采集和處理網(wǎng)絡分布區(qū)域的各種環(huán)境或監(jiān)測 對象的信息，并傳送給需要這些信息的用戶。在構建無線傳感器網(wǎng)絡時，網(wǎng)絡 覆蓋是無線傳感器網(wǎng)絡的基本問題之一。WSN覆蓋問題可以看作是在WSN節(jié) 點的能量、無線通信、網(wǎng)絡計算處理能力等資源普遍受限的情況下，通過網(wǎng)絡 節(jié)點、路由選擇等手段，最終使WSN的各種資源得到優(yōu)化分配，進而使各種服 務質量得到改善。如何根據(jù)不同的應用環(huán)境需要，對WSN進行不同級別的覆蓋 控制就成了WSN中一個基本但亟待解決的問題。在真實的物理環(huán)境中部署無線 傳感器網(wǎng)絡，反映到理論上就是在三維空間中部署無線傳感器網(wǎng)絡，因而對三 維空間覆蓋問題研究能更加真實反映網(wǎng)絡“感知服務”質量，為網(wǎng)絡監(jiān)測控制 提供更加可靠的依據(jù)。

圖1是節(jié)點自我調度覆蓋控制協(xié)議的示意圖。如圖1(a)所示，各節(jié)點首先向 傳感半徑內(nèi)鄰居節(jié)點廣播通告消息，該通告信息包括節(jié)點ID、位置和節(jié)點傳感 半徑(僅在傳感半徑不同時廣播)。各節(jié)點檢查自身傳感任務是否可由鄰居節(jié) 點完成，可替代的節(jié)點(節(jié)點e和f)返回一條狀態(tài)通告消息，之后進入“休眠狀 態(tài)”，需要繼續(xù)工作的節(jié)點(節(jié)點a、b、c和d)執(zhí)行傳感任務。節(jié)點e和f的整個 傳感區(qū)域(圖1(a)中虛線所示)都可以被相鄰的鄰居節(jié)點代替覆蓋，節(jié)點e和f將 關閉自身節(jié)點的傳感單元進入“休眠狀態(tài)”，但這時就出現(xiàn)了不能被WSN檢測 的區(qū)域(圖1(b)中陰影部分所示)，即網(wǎng)絡中出現(xiàn)盲點。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要針對節(jié)點自我調度覆蓋控制協(xié)議存在覆蓋盲點的問題， 提供一種有效解決覆蓋盲點問題的三維無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋控制方法。

初始化無線傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點；把整個網(wǎng)絡的生存時間分成若干相等的 時間段，每一個時間段為一工作循環(huán)，在每一個工作循環(huán)中所述無線傳感器網(wǎng) 絡中各節(jié)點向周圍廣播信標信息；所述無線傳感器網(wǎng)絡中的各節(jié)點收集其鄰居 節(jié)點的信標信息，并建立鄰居節(jié)點信息表；所述無線傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點根據(jù) 收集到的所述鄰居節(jié)點信息，判斷周圍鄰居空間點是否在自己和鄰居節(jié)點的覆 蓋范圍內(nèi)；根據(jù)所述鄰居節(jié)點信息表選擇一個參考時間Ref，對周圍鄰居空間中 的每一個單元立方體逐個判斷覆蓋情況，將鄰居節(jié)點的參考時間Ref信息以升 序的方式保存在一個循環(huán)列表L中，所述工作時間表的計算方法為： T_f，x，i＝(Re?f_i-prev(Re?f_i))/2?T_e，x，i＝(next(Re?f_i)-Re?f_i)/2其中Ref_i表示節(jié)點i的參考時 間，T_f，x，i表示節(jié)點i在Ref_i之前的工作時間，T_e，x，i表示節(jié)點i在Ref_i之后的工作 時間；對于任何一個單元立方體，只要能夠監(jiān)測到該單元立方體的鄰居節(jié)點在 [Ref_i-T_f，x，i，Ref_i+T_e，x，i]內(nèi)保持活躍狀態(tài)，則該單元立方體在每一工作循環(huán)中都被 一個傳感器節(jié)點所監(jiān)測到；節(jié)點在判斷對單元立方體的覆蓋情況后，獲得一系 列時間表，利用下式確定最終的時間表：Tⁱ_f，x，i＝max{T_f，x，i}?Tⁱ_e，x，i＝max{T_e，x，i}這樣 節(jié)點在時間段[Ref_i-Tⁱ_f，x，i，Ref_i+Tⁱ_e，x，i]是活躍的，保證了節(jié)點鄰居的任何一個單元立 方體都能被監(jiān)控到；調度無線傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述初始化無線傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點包括：發(fā)現(xiàn)所有后加入的節(jié) 點和死亡的節(jié)點；無線傳感器網(wǎng)絡中各節(jié)點定位自己的空間位置；無線傳感器 網(wǎng)絡中各節(jié)點進行時間同步。