[發明專利]一種在復雜環境下實現全覆蓋的傳感器節點分布算法

無效

• 申請號: 201210244960.3
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN103546897A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 高憲武;李廣省;周文;李冠魁
• 申請（專利權）人: 山東太平洋光纜有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/26;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種實現無線傳感器網絡全覆蓋要求的節點分布算法，屬于無線通信技術領域。?

背景技術

隨著集成電路和無線通信領域的快速發展，無線傳感器網絡開始被越來越多的人所關注，無線傳感器網絡是一種新興技術，完全采用分布式處理，具有監測精度高、容錯性能好、覆蓋區域大、可遠程監控等眾多優點，一個傳感器網絡是由許多小的，處理和計算能力有限，能量有限，有通信能力的節點所組成，大量傳感器節點部署在監測區域內，通過自組織方式構成網絡，監測數據在節點間逐跳的傳輸，最終到達匯聚節點。?

傳感器節點的部署問題一直是無線傳感器網絡領域里研究的核心問題之一。因為它直接影響構建傳感網絡的花銷，以及指定區域的監測能力。目前，國內外有大量的研究都是針對傳感器節點的部署問題展開的。但是，對于無線傳感器網絡在復雜環境下實現全覆蓋要求的節點部署問題卻并沒有過多的研究。?

目前，針對傳感器節點全覆蓋的部署問題主要研究結果有以下幾種：?

1.????理想環境下的最優分布

這種理想環境下的最優分布是實現無線傳感器網絡全覆蓋要求最基本的方法，在該方法中，為了保證傳感器節點覆蓋范圍重疊區域最小且實現完全覆蓋，同時滿足相鄰節點間的通信要求，該方法按照傳感器感知半徑?和通信半徑之間的關系分成兩種情形進行討論：當時，為了保證最小重疊覆蓋，部署的傳感器節點間的距離為，此時在完成全覆蓋的要求下節點間的通信要求自動滿足。2）當＜時，此時的全覆蓋要求受限于通信半徑的影響，部署的傳感器節點間的距離為。這種分布方法對其他傳感器節點的部署問題起到了指導作用，但是該方法最大的問題就是并沒有討論在復雜環境下的節點部署問題。

2.ORRD算法?

一種基于機器人的節點部署算法ORRD（obstacle-resistant?robot?deployment），其基本思想是，考慮機器人移動部署傳感器節點，按照上面1中的理想最優分布方式的位置關系部署傳感器節點。當機器人移動路線受到障礙物影響時，采取規定的障礙物處理原則，在其他位置繼續布置節點，最終完成無線傳感器網絡的部署。但是，具體分析ORRD算法過程后，發現這種方法并不能實現真正意義上的全覆蓋要求。特別是當機器人移動路線沒有被影響時，所部署的傳感器節點可能仍會被障礙物影響，在其監測范圍內產生監測盲區。

3.確保完全覆蓋的有效分布算法?

一種確保完全覆蓋的有效分布算法，其基本思想是，對監測區域按大小進行分區。在大的監測分區中，按照上面1中的理想最優分布方法部署傳感器節點。而在小的有障礙物的分區中，就需要沿著障礙物的邊界以及在障礙物的頂點位置部署傳感器節點，以確保在障礙物的影響下仍能實現無線傳感器網絡的完全覆蓋。但是，在此種算法中，但是并沒有針對障礙物的特性進行足夠的分析工作，這就會導致大量部署冗余的傳感器節點，提高構建傳感器網絡的花銷。

發明內容

對于傳感器節點，節點的通信半徑往往會大于感知半徑，本發明中采用節點具有的關系。位于傳感器節點感知半徑內的區域稱為感知區域，這部分是可以被該節點進行監測的。但是，當感知區域和傳感器節點之間有障礙物阻隔時，就認為這塊區域不能被該節點監測，屬于監測盲區。?

為了克服現有的滿足全覆蓋要求的傳感器節點分布算法對障礙物影響分析的不足，在充分分析現實的應用場景后，發現在現實場景中基本模型是矩形的障礙物占據了大部分比例。因此，主要針對于矩形障礙物，本發明提出了一種新的在復雜環境下實現全覆蓋要求的傳感器節點分布算法(obstacle-resistant?full-coverage?deployment,簡稱ORFCD算法)。針對監測環境內具體障礙物所處的位置特點分析得到需要部署傳感器節點的坐標信息，確保無線傳感器網絡對監測區域的完全覆蓋，并且有效減少冗余節點的布置。?