[發明專利]一種視覺傳感器網絡節點方向調度算法

無效

• 申請號: 201010563015.0
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN102480732A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 彭力;唐從飛
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H04W16/00
• 分類號: H04W16/00;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明屬于計算機傳感技術領域，提高網絡對于點目標的覆蓋率。本發明可以解決由于有向感知模型自身的特點導致的傳統全向感知模型的控制算法不適用的難題。?

二、背景技術

近年來，無線傳感器網絡(WSNs，Wireless?Sensor?Networks)越來越受到學術界的關注，他被廣泛的應用于環境監測，農業生產，醫療保健，國防軍事等多個領域。傳統的WSNs一般多用來檢測諸如溫度，濕度，壓力等環境信息。然而，隨著對于音頻，圖像，視頻等多媒體信息需求的日益強烈，傳統的WSNs已經無法滿足。視覺傳感器網絡(VSNs，Vision?Sensor?Networks)應運而生。?

VSNs是由一組具有計算、存儲和無線通信能力的視覺傳感器節點組成的分布式感知網絡，傳感器節點的視野受限是VSNs的一個突出特點。它的感知能力被限定在視野范圍(filed?of?view)以內，傳感器只能在其感知方向上才能進行有效感知，故其感知模型稱為有向感知模型。?

在有向感知模型的VSNs中，點目標覆蓋問題仍然是一個重要的研究問題。由于有向感知模型自身的特點，傳統的全向感知模型的控制算法不再適用。故本文研究的目標是如何優化調度傳感器節點的方向，從而提高網絡對于點目標的覆蓋率。?

三、發明內容

本發明的目的在于提供一種視覺傳感器網絡節點方向調度算法——基于貢獻率的貪婪算法(Contribution?Rate?Greedy?Algorithm)。具體實現包括以下步驟：?

1.有向感知模型受到視野的限制，并不是一個完整的圓形區域，而是在某個特定時刻，傳感節點的感知能力具有一定的方向性。文中將其簡化為一個扇形區域。如附圖1所示；?

2.做如下必要的假設：?

(1)有向傳感器網絡中所有節點同構，即具有相同的感測半徑和感知方向；?

(2)有向傳感器網絡中所有節點在初始配置后位置不可以移動，傳感方向可以變化，節點知道自身的位置和傳感方向信息；?

(3)節點能量較充裕，且節點工作在任何方向所消耗的能量相同。?

3.貪婪算法主要思想是傳感器節點根據監測到目標的多少得到節點動作的優先級，繼而根據優先級調度相應節點的感知方向，實現網絡對目標點的優化覆蓋。?

4.在貪婪算法中，隨機的從候選最大覆蓋集CMTCS中選取最大覆蓋集MTCS對最終覆蓋效果會產生影響，因此我們考慮節點在感知方向上對于覆蓋的貢獻，提出了基于貢獻率的貪婪算法。貢獻率即傳感器節點在其感知方向上對覆蓋貢獻的大小，它反應了節點在該方向上工作的價值，這一工作價值會影響到網絡的整體覆蓋效果。每一個節點都盡可能大的發揮它的工作價值，則網絡整體的覆蓋效果將會提高。?

5.基于貢獻率的貪婪算法CRGreedy(Contribution?Rate?Greedy?Algorithm)。首先要遍歷節點各個感知方向上能覆蓋到的目標點，繼而構建覆蓋關系表，但是覆蓋關系表中我們不再關注每個感知方向的目標覆蓋集，而是關注節點每個方向的貢獻率。?

按所述調度節點的工作方向并對覆蓋關系表進行更新，同時更新節點貢獻率C_i，j。重復執行這一過程直到最大貢獻率?

同樣，在搜索最大貢獻率?時會出現多個最大貢獻率的情況。根據貢獻率的定義可以知，當節點的貢獻率相同時，節點對于網絡覆蓋效果的貢獻是相同的，這時采用隨機法選擇最大貢獻率不會影響算法的執行效果。?

為了防止部分節點因能量耗盡或損壞導致網絡覆蓋率下降，網絡每隔一段時間向節點發送消息并請求回復，當連續多次未收到節點的回復消息則認定該節點損壞，此時重復執行CRGreedy算法，重新調度節點工作方向，降低節點損壞對網絡覆蓋率的影響。?

本發明的優點在于提高覆蓋率。?

附圖說明

圖1為本發明中使用的有向傳感器模型；?

圖2為Greedy算法覆蓋效果，CR＝70％。?

圖3為CRGreedy算法覆蓋效果，CR＝75％。?

圖4為算法抗擾性。?