[發明專利]無線傳感器網絡的覆蓋控制方法

無效

• 申請號: 201210241914.8
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102740312A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 邱雪松;高志鵬;金夢;王智立;熊翱;芮蘭蘭;亓峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，特別是涉及一種無線傳感器網絡的覆蓋控制方法。

背景技術

網絡覆蓋是無線傳感器網絡的基本問題之一，即如何部署傳感器網絡節點，在保證一定的服務質量（QoS）條件下，達到網絡覆蓋范圍最大化。對網絡覆蓋的測量能夠使我們了解是否存在監測和通信盲區，了解被監測區域的無線傳感器網絡的覆蓋情況，從而重新調整傳感器節點分布或者指導在將來添加傳感器節點時可采取的改進措施。更為廣泛地，我們還可以通過調整網絡覆蓋的密度，對被監測區域中重要區域設置熱點，部署更多的傳感器節點，保證測量數據的可靠性。

目前，大多數覆蓋控制算法是基于在指定區域隨機部署節點，并對該區域進行全局覆蓋，全局覆蓋可以保證對監測區域的有效監測，由于需要覆蓋到整個區域，因此需要更多的傳感器，這樣所花費的代價較為高昂。然而實際上大部分應用場景并不要求傳感器網絡對整個監測區域進行全局覆蓋，只要網絡對監測區域維持一個合理的覆蓋率就可以滿足應用需求,使用不完全覆蓋控制策略不僅可以延長網絡生存周期，而且可以使網絡配置更加靈活，用戶完全可以根據應用的不同需求實現能量消耗與覆蓋質量的折中。

現有技術中關于無線傳感器網絡中節點部署的技術方案有：

技術方案1：在公開號為CN101207638的中國專利申請中，提出了一種基于預測的無線傳感器網絡目標跟蹤方法，根據目標運動的統計數據確定目標的運動特征，并據此預測目標的未來運動，在確保網絡可靠跟蹤目標的前提下，減少了被喚醒傳感器節點的數目，從而降低了節點的能耗，延長了目標跟蹤傳感器網絡的壽命。

技術方案2：在公開號為CN101051973的中國專利申請中，采用基于虛擬力的移動無線傳感器網絡節點布局方法及裝置。該方法通過計算移動無線傳感器網絡中的各個傳感器節點受到的虛擬力大小和方向，判斷傳感器節點應移動的方向和距離，并使傳感器節點做相應移動，直至達到受力平衡或布局中止條件時，形成合理的網絡覆蓋。

上述技術方案1的缺陷為：該方案中所有節點為靜態節點，且由于節點是隨機部署的，移動物體周圍未必有足夠的節點經過喚醒后可以達到全覆蓋效果，覆蓋效果取決于節點數量及位置。

上述技術方案2的缺陷為：該方案所有傳感器節點都為可移動節點，網絡成本高，對于虛擬力的大小和方向的判斷，計算復雜，且所有節點同時移動，網絡通信量極大。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何在節省節點數量的前提下實現無線傳感器網絡的有效覆蓋。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種無線傳感器網絡的覆蓋控制方法，包括以下步驟：

101、根據被監測目標運動的歷史軌跡確定熱點區域集；

102、將靜態節點部署在所確定的熱點區域集中，將可移動節點隨機部署；

103、當被監測目標進入被監測區域后，預測所述被監測目標的未來可能出現的區域，稱為預測區域；

104、檢測所述預測區域是否被覆蓋，如果被覆蓋則結束，否則繼續執行步驟105；

105、通過調動所述可移動節點實現對所述預測區域的完全覆蓋。

優選地，步驟101具體包括：

201、將被監測區域G網格化，網格化后的G中的每個網格用網格中心點坐標表示為(i,j)，用G(i,j)表示通過網格(i,j)的路徑的數目，稱為區域密度；

202、通過預先設定的鄰域函數計算軌跡擴展區域，所述鄰域函數的輸入參數為所述被監測目標運動的歷史軌跡，計算出所述歷史軌跡經過的所有網格，輸出參數為軌跡擴展區域；

203、每有一條軌跡經過網格(i,j)，將該網格的區域密度G(i,j)加1；

204、比較網格(i,j)的區域密度G(i,j)與平均區域密度δ，若G(i,j)>δ，則轉到步驟205，否則轉到步驟203；

205、將大于平均區域密度δ的網格(i,j)加入熱點區域集內，方法結束；

優選地，步驟103具體為：