[發明專利]一種制造物聯網感知覆蓋洞修復方法

在審

• 申請號: 201410605624.6
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104394541A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 程良倫;劉軍;王濤;王建華
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W84/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及物聯網領域，更具體地，涉及一種制造物聯網感知覆蓋洞修復方法。

背景技術

網絡覆蓋是制造物聯網服務質量中一項重要內容。其反映傳感網對物理空間的觀察能力。只有網絡覆蓋首先滿足要求，才能保證網絡設計目的能夠實現的可能。現實制造業環境部署中，感知節點可能由于高溫、惡意攻擊、惡劣環境、過度使用和能量缺失等多種原因而發生失效。當網絡中由于節點失效或本身隨機部署導致出現覆蓋洞(Coverage?Holes)時，網絡無法有效觀察目標區域中物理空間，此時需要進行覆蓋洞修補(Coverage?Holes’Healing)。

依據覆蓋洞修補針對的對象不同分為靜態、移動以及混合網絡等三類。其中混合節點網絡以靜態感知節點為基礎，在其基礎上添加一定比例的移動節點作為輔助。當靜態網絡中出現覆蓋洞后，通過移動節點去修補，可以實現節點代價與覆蓋率之間的平衡。基于混合節點感知覆蓋修復也是本問題大多學者研究的共識。

當前對于物聯網的混合異構的覆蓋洞修補方法研究大多針對感知半徑同構節點，或者覆蓋洞理想化為點空洞，同時對于覆蓋率和能耗之間兼顧問題考慮較少，許多是集中式算法，比較利于在資源受限的物聯網感知層中執行。針對此，面向一般不規則覆蓋洞問題提出一種分布式的覆蓋洞修補方法，能夠兼顧能耗與覆蓋率。

針對物聯網中感知節點包括靜態節點和動態結合混合，感知半徑異構，隨著網絡中的各種情況導致網絡中節點失效使得網絡覆蓋出現覆蓋洞。通過移動節點重定位修補覆蓋洞。以上方法大多是針對具有相同感知半徑和通信半徑的節點分布的覆蓋洞修補，對于異構節點覆蓋場景沒有考慮，另外移動感知節點修補時需同時考慮修復后覆蓋效果以及消耗的能量。

發明內容

為了克服現有覆蓋洞修復愈合的問題，本發明針對異構感知節點覆蓋場景提出一種占用資源少，效率高，能夠在自組網中運行的基于遺傳算法的制造物聯網感知覆蓋洞修補方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種制造物聯網感知覆蓋洞修復方法，用于對一般的覆蓋洞結合冗余移動節點移動距離以及覆蓋效率進行修復，包括以下處理步驟：

S1.識別制造物聯網感知區域中各個覆蓋洞，在覆蓋洞邊沿節點選舉出一個管理節點；

S2.管理節點向外廣播本覆蓋洞的面積大小和位置信息，假定每個移動節點移動距離為L，對應轉換的跳數為M跳，即向外廣播M跳后停止；M是通過L/R_c換算；

S3.各個節點接收到M跳內的覆蓋洞信息后，判斷覆蓋洞是否處于本節點移動范圍內，若是則將其加入到候選洞集合H_j中，然后記錄該覆蓋洞距離L，覆蓋洞大小D；

S4.每個節點向周圍的覆蓋洞管理節點進行反饋，回復本身感知半徑以及位置，覆蓋洞接收信息后，計算重要因子η，并反饋給各個節點；

S5.各個移動節點接收到范圍內的覆蓋洞的重要因子η后，依據各個覆蓋洞的距離和重要因子進行優先度計算；

S6.各個移動節點向自身優先級最高的覆蓋洞發送匹配請求信息，各個覆蓋洞接收到節點信息后，依據感知半徑大小逐步確認匹配，直至覆蓋洞完成所有節點匹配或覆蓋洞修補完成；

S7.當一次匹配完成后，未完成修補的覆蓋洞重新轉入步驟S1。

假定網絡中存在有靜態節點和移動節點兩種隨機分布，本發明主要在識別覆蓋洞后調度周圍的移動節點去修復填補覆蓋洞，管理節點是在覆蓋洞邊緣周圍選出的一能量充分的節點，可能為移動或靜態節點不定。節點一般來說主要指一般用以修復覆蓋洞的移動節點。

在一種優選的方案中，所述步驟S1中管理節點是覆蓋洞邊沿節點中剩余能量最大，鄰居鏈路最多的節點。

在一種優選的方案中，所述步驟S4中，每個覆蓋洞對周圍節點給出一個重要度因子，用于衡量本覆蓋洞能被修復的能力，重要因子η：表示第i個覆蓋洞h_i的面積，S_j表示周圍有能力移動到hi范圍內的某感知節點。

在一種優選的方案中，在步驟S5中的優先度為E(l)表示該節點移動到覆蓋洞的能耗，α和β表示η和E(l)的權重因子，是依據實際需要取值，將優先度值從小到大進行優先級排序，最小值則優先級最高。

上述的優先度可以理解為移動節點對于覆蓋洞的優先級衡量，若某洞對于該節點優先級高，而且其能耗少，則對應優先度高，優先修補該覆蓋洞。