[發(fā)明專利]一種基于回收替換的覆蓋空洞消除方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310581075.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN103716806B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范興剛;林星星;張兆娟;王恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/00
• 分類號(hào): H04W24/00;H04W16/18
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于回收替換的覆蓋空洞消除方法

背景技術(shù)

在靜態(tài)節(jié)點(diǎn)組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)里，節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署后，有覆蓋空洞，冗余節(jié)點(diǎn)。找到冗余節(jié)點(diǎn)。冗余節(jié)點(diǎn)造成網(wǎng)絡(luò)能量的浪費(fèi)，空洞造成覆蓋率，事件探測(cè)率的降低。另一方面，節(jié)點(diǎn)能量是有限的，事件頻發(fā)的區(qū)域的節(jié)點(diǎn)能量會(huì)很快耗盡，產(chǎn)生覆蓋空洞，而這個(gè)區(qū)域又是需要重點(diǎn)監(jiān)控的區(qū)域，由于敵人攻擊而損壞的節(jié)點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生新的空洞。這些都會(huì)導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能下降。如何解決覆蓋空洞，增強(qiáng)覆蓋是近年的研究熱點(diǎn)之一。解決此類問題的方法主要是冗余節(jié)點(diǎn)的重新部署和增量部署。

Wang等人在所有節(jié)點(diǎn)都是可以移動(dòng)的基礎(chǔ)上提出了一種級(jí)聯(lián)式通過平衡能耗和節(jié)點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間的方法來移動(dòng)冗余節(jié)點(diǎn)去填補(bǔ)空洞區(qū)域。這些算法都是冗余節(jié)點(diǎn)的再部署，沒有考慮需要新節(jié)點(diǎn)修補(bǔ)空洞的情況。而且節(jié)點(diǎn)的重新部署要求所有或大部分傳感器節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性[6]，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)造價(jià)比較高，會(huì)造成成本的大量增加。Yongguo?Mei等人提出了在一個(gè)大規(guī)模的靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)使用小數(shù)量的移動(dòng)機(jī)器人來取代失效的傳感器。他們分別采用集中式和分布式算法協(xié)調(diào)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，使移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中能量消耗以及前期的消息最少。主要考察了失效節(jié)點(diǎn)的修補(bǔ)問題，沒有綜合考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。增量部署就是重新部署新的節(jié)點(diǎn)，由于節(jié)點(diǎn)硬件的不可再生，開銷也比較大；二是硬件和廢棄電池容易造成環(huán)境污染。針對(duì)此現(xiàn)狀，本發(fā)明提出基于節(jié)點(diǎn)回收替換的空洞修復(fù)算法，以一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人回收冗余節(jié)點(diǎn)，對(duì)覆蓋空洞區(qū)域增量部署新節(jié)點(diǎn)。對(duì)一系列冗余節(jié)點(diǎn)（二類節(jié)點(diǎn)）和覆蓋空洞點(diǎn)，能量耗盡節(jié)點(diǎn)，組織適當(dāng)?shù)男熊嚲€路，使移動(dòng)修理節(jié)點(diǎn)有序地通過它們，在滿足一定的約束條件(貨物需求量、發(fā)送量、交發(fā)貨時(shí)間、車輛容量限制、行駛里程限制、時(shí)間限制等)下，達(dá)到一定問題的目標(biāo)(如路程最短、費(fèi)用最少、時(shí)間盡量少等)。這既保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能，又回收了冗余節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有的覆蓋空洞修補(bǔ)方法的不足,本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞消除實(shí)現(xiàn)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

1基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測(cè)算法

在N個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署后，采用leach協(xié)議分簇，采用網(wǎng)格法計(jì)算覆蓋度C₀，覆蓋空洞數(shù)H和冗余節(jié)點(diǎn)數(shù)R（網(wǎng)絡(luò)中只有這二類節(jié)點(diǎn)）。sink節(jié)點(diǎn)收集這些信息后，通知移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。這時(shí)能量充電站，sink節(jié)點(diǎn)，移動(dòng)機(jī)器人處于同一個(gè)位置?；诰W(wǎng)格的覆蓋空洞檢測(cè)算法具體操作步驟如下：

基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測(cè)算法具體操作步驟如下：

（1）將感知區(qū)間用邊長(zhǎng)為1的網(wǎng)格劃分出來，確定網(wǎng)格的中心點(diǎn)。計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格中心點(diǎn)與各個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離，從而判斷該網(wǎng)格是否被覆蓋。將未被覆蓋的網(wǎng)格位置記錄下來。被第k個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋的網(wǎng)格標(biāo)記定義一個(gè)矩陣，其元素表示網(wǎng)格點(diǎn)，由公式1來判定網(wǎng)格是否屬于節(jié)點(diǎn)k的感應(yīng)區(qū)域。