[發(fā)明專利]一種工業(yè)移動(dòng)傳感器的三維均衡再部署方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210386875.4
• 申請(qǐng)日: 2022-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN114980133B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅成名;張伶俐;劉浩;王彪;畢雪潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W16/18
• 分類號(hào): H04W16/18;H04W84/18;G06F18/241
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 胡定華

1.一種工業(yè)移動(dòng)傳感器的三維均衡再部署方法，其特征在于，包括以下步驟，

S1:隨機(jī)部署，采用傳感器對(duì)三維區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨機(jī)部署傳感器；

S2:三維粗粒度部署，根據(jù)S1形成的傳感器的初始分布，選定密集的傳感器作為訓(xùn)練庫(kù)，驅(qū)使密集的傳感器向其鄰域內(nèi)部署稀疏的區(qū)域移動(dòng)，對(duì)移動(dòng)傳感器進(jìn)行三維粗粒度部署；

S3:三維細(xì)粒度部署，考慮三維區(qū)域存在傳感器不可達(dá)區(qū)域，將傳感器進(jìn)行粒子化并計(jì)算傳感器包含引力和斥力在內(nèi)的三維虛擬力，采用自適應(yīng)步長(zhǎng)對(duì)移動(dòng)傳感器進(jìn)行三維細(xì)粒度部署；對(duì)移動(dòng)傳感器進(jìn)行粒子化并計(jì)算其相互作用力計(jì)算第i個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i與第i+1個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i+1的幾何距離，當(dāng)幾何距離||Coa_i-Coa_i+1||小于距離閾值d_thr時(shí)主要表現(xiàn)為排斥力，當(dāng)幾何距離||Coa_i-Coa_i+1||大于距離閾值d_thr時(shí)主要表現(xiàn)為吸引力；同時(shí)考慮移動(dòng)傳感器SenN_i與三維區(qū)域L*W*H邊界的排斥力以及移動(dòng)傳感器SenN_i與障礙物的排斥力則移動(dòng)傳感器SenN_i所受的合力為

移動(dòng)傳感器受到的合力為同時(shí)在合力作用下按照自適應(yīng)步長(zhǎng)進(jìn)行移動(dòng)，其中d_max為單步最大移動(dòng)距離；在初始階段設(shè)置較長(zhǎng)的步長(zhǎng)而后逐漸減少步長(zhǎng)，形成移動(dòng)傳感器前長(zhǎng)后短的自適應(yīng)步長(zhǎng)，對(duì)移動(dòng)傳感器進(jìn)行細(xì)粒度部署，經(jīng)過(guò)細(xì)粒度部署后第i個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i的三維坐標(biāo)Fin_i可以表示為[FinX_i,FinY_i,FinZ_i]，對(duì)粗粒度部署的移動(dòng)傳感器采用虛擬力，經(jīng)過(guò)細(xì)粒度部署后覆蓋率為

S4：再均衡部署，計(jì)算由于傳感器移動(dòng)在三軸方向引起的位置偏移量，并作為反饋來(lái)驅(qū)使移動(dòng)傳感器進(jìn)行再均衡部署；經(jīng)細(xì)粒度部署的移動(dòng)傳感器，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，其三維坐標(biāo)Fin_i引入誤差ΔFin_i＝[ΔFinX_i,ΔFinY_i,ΔFinZ_i]，則移動(dòng)傳感器更新的三維坐標(biāo)可以表示為FinN＝[FinN₁,...,FinN_i,...,FinN_n]，其中FinN_i＝Fin_i+ΔFin_i，從而使得經(jīng)過(guò)細(xì)粒度部署的移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生微變；

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未發(fā)生微變時(shí)，計(jì)算第i個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i與第i+1個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i+1間的幾何距離Find_i,i+1＝||Fin_i-Fin_i+1||，其在三軸上的分量分別為FinX_i,i+1，F(xiàn)inY_i,i+1和FinZ_i,i+1；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生微變時(shí)，計(jì)算第i個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i與第i+1個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i+1間的幾何距離FinNd_i,i+1＝||FinN_i-FinN_i+1||，其在三軸上的分量分別為FinNX_i,i+1，F(xiàn)inNY_i,i+1和FinNZ_i,i+1；比較網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未發(fā)生微變和發(fā)生微變時(shí)幾何距離在三軸的分量差值，使移動(dòng)傳感器在三軸方向分別反向移動(dòng)FinNX_i,i+1-FinX_i,i+1，F(xiàn)inNY_i,i+1-FinY_i,i+1和FinNZ_i,i+1-FinZ_i,i+1的距離，對(duì)移動(dòng)傳感器進(jìn)行再均衡部署。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)移動(dòng)傳感器的三維均衡再部署方法，其特征在于，所述S2的具體步驟如下：

基于S1步驟在三維區(qū)域L*W*H隨機(jī)部署了n個(gè)傳感器，傳感器具有移動(dòng)能力且形成移動(dòng)傳感器集合SenC＝[SenN₁,SenN₂,...,SenN_i,...,SenN_n]，其中i∈n；第i個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i隨機(jī)部署時(shí)的初始三維坐標(biāo)Ran_i可以表示為[RanX_i,RanY_i,RanZ_i]；隨機(jī)部署的移動(dòng)傳感器密度不均勻，每個(gè)移動(dòng)傳感器的感知半徑為R_S其覆蓋范圍為其初始覆蓋率為其中表示以Ran_i為圓心和以R_S為半徑計(jì)算移動(dòng)傳感器SenN_i的三維感知區(qū)域；

在中心坐標(biāo)為Unc＝[UncX,UncY,UncZ]的三維待部署區(qū)域，未被傳感器部署的區(qū)域到達(dá)到閾值θ_unc時(shí)，選擇部署密度高的傳感器作為訓(xùn)練集，并將其訓(xùn)練集中的傳感器移動(dòng)到未被部署的區(qū)域；對(duì)初始隨機(jī)分布移動(dòng)傳感器進(jìn)行粗粒度部署，經(jīng)過(guò)粗粒度部署后第i個(gè)移動(dòng)傳感器SenN_i的三維坐標(biāo)Coa_i可以表示為[CoaX_i,CoaY_i,CoaZ_i]，隨機(jī)部署移動(dòng)傳感器經(jīng)過(guò)粗粒度部署后覆蓋率為