[發(fā)明專利]一種基于智能傳感設(shè)備的遍歷搜索方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510087307.4
• 申請日: 2015-02-25
• 公開（公告）號: CN104703207B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張遠(yuǎn);段良濤;張智超;石玲玲;郭瑤;張宇微
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W52/02
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)和移動計算領(lǐng)域，特別涉及一種基于智能傳感設(shè)備的遍歷搜索方法。

背景技術(shù)

智能傳感設(shè)備包括智能手機、傳感器、機器人等，可以探測包括震動、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、人體生命體癥等周邊環(huán)境中多種多樣的物理參數(shù)。

有些應(yīng)用場景中，需要利用智能傳感設(shè)備來搜索或者監(jiān)測特定區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)。

比如，在災(zāi)難救援工作中，能及時發(fā)現(xiàn)傷員往往是成功施救的關(guān)鍵。向特定的救援區(qū)域投放相當(dāng)數(shù)量的智能傳感設(shè)備，以傷員為目標(biāo)，采用遍歷搜索方法，可以迅速、有效、全面地搜索到該區(qū)域內(nèi)的全部傷員，從而達(dá)到節(jié)約救援時間，提高救援成功率的目的。

再比如，在某區(qū)域布置相當(dāng)數(shù)量的智能傳感器，設(shè)定多個監(jiān)測點，針對該地區(qū)的環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行采樣、監(jiān)測。此時，被監(jiān)測點的環(huán)境參數(shù)就視為目標(biāo)，而為了研發(fā)和表述方便，一般將智能傳感設(shè)備抽象為節(jié)點。

通常情況下，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，投放或者布置的節(jié)點數(shù)目遠(yuǎn)多于能夠搜索到全部目標(biāo)所需要的最少節(jié)點數(shù)目，就是說利用部分節(jié)點就能夠完全監(jiān)測到所有目標(biāo)。為了節(jié)省傳感設(shè)備的能耗，希望把所有節(jié)點合理、有效地分成若干組，不同節(jié)點不能在同一個組內(nèi)，而每組內(nèi)的節(jié)點都可以搜索到所有目標(biāo)。這樣，可以輪詢啟動某一個分組處于工作狀態(tài)，其它分組處于休眠狀態(tài)，實現(xiàn)利用最少的節(jié)點就能夠遍歷搜索、監(jiān)測到所有目標(biāo)。

在此之前，已有少量關(guān)于遍歷搜索方法的文獻(xiàn)和專利。

比如，已有專利公開了一種基于多Agent強化學(xué)習(xí)的多機器人聯(lián)合目標(biāo)搜索系統(tǒng)，該發(fā)明將多機器人系統(tǒng)中的每個機器人看作一個智能Agent，機器人Agent通過傳感器感知到所要搜索目標(biāo)的特征信息，通過學(xué)習(xí)和多Agent協(xié)調(diào)算法實現(xiàn)聯(lián)合目標(biāo)搜索。該發(fā)明是在目標(biāo)位置不確定的情況下進(jìn)行搜索，可以避免機器人碰壁以及機器人之間發(fā)生碰撞等問題，適合應(yīng)用于搜索危險的或人類無法到達(dá)的區(qū)域。但是該發(fā)明主要目的是利用多個Agent的協(xié)調(diào)機制發(fā)現(xiàn)未知目標(biāo)，機器人必須移動，且不能夠使部分機器人工作就能夠遍歷搜索到全部目標(biāo)。因此各機器人耗能大，網(wǎng)絡(luò)生命周期短暫，工作適應(yīng)度低。

已有專利公開了一種采用節(jié)點邊界覆蓋的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制方法，該方法采用節(jié)點休眠資格判定法則ERPC對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布的各節(jié)點進(jìn)行動態(tài)休眠控制。根據(jù)每個節(jié)點收集到的周邊所有鄰居的位置信息，以ERPC進(jìn)行休眠資格判斷，符合條件的節(jié)點則進(jìn)入休眠狀態(tài)，不符合休眠資格條件的節(jié)點則保持工作狀態(tài)。該發(fā)明的目標(biāo)是實現(xiàn)覆蓋度可配置的分布式網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制，但是需要不斷地對每個節(jié)點輪詢判斷，并與其鄰居節(jié)點通信，必然造成大量網(wǎng)絡(luò)通信量，不適合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能要求和實際應(yīng)用目標(biāo)。

已有專利公開了一種目標(biāo)搜索方法，包括對訓(xùn)練圖像進(jìn)行訓(xùn)練的步驟和對目標(biāo)圖像進(jìn)行搜索的步驟。該發(fā)明通過高斯濾波獲取圖像的全局信息，通過訓(xùn)練圖像全局特征與目標(biāo)位置，得到的分布函數(shù)模擬圖像中的目標(biāo)對人眼注意的自頂向下的調(diào)制，更準(zhǔn)確的模擬了人眼搜索過程，提高了人眼搜索結(jié)果的準(zhǔn)確性。顯然，該發(fā)明僅能適用于從復(fù)雜場景的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中快速、準(zhǔn)確地獲取待尋找的目標(biāo)區(qū)域，從而提高數(shù)字圖像處理的效率，不能適用于有形目標(biāo)的搜索和監(jiān)測。

已有文獻(xiàn)針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在二維平面中的覆蓋控制問題，提出了一種基于泰森盲區(qū)多邊形形心的覆蓋控制部署策略BCBS。BCBS先對監(jiān)測區(qū)域做Voronoi圖劃分，以得到被每個傳感器節(jié)點覆蓋的泰森多邊形，而后根據(jù)泰森多邊形頂點的覆蓋情況構(gòu)造出泰森盲區(qū)多邊形，最后以該多邊形的幾何中心作為傳感器節(jié)點移動的候選目標(biāo)位置,從而達(dá)到提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的目的。該文獻(xiàn)僅提供了一種提高傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制率的方法，既不能保證被監(jiān)測區(qū)域的遍歷覆蓋，也不能確保網(wǎng)絡(luò)的連通性。

綜上所述，尚沒有一種基于智能傳感設(shè)備的遍歷搜索方法，能把節(jié)點資源優(yōu)化協(xié)調(diào)，分組搭配，實現(xiàn)依次利用最少的節(jié)點就能夠遍歷搜索、監(jiān)測到所有目標(biāo)，從而大大延長智能傳感設(shè)備的生命周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于智能傳感設(shè)備的遍歷搜索方法，它利用智能傳感設(shè)備，在指定區(qū)域內(nèi)遍歷搜索、監(jiān)測多個目標(biāo)，適用于救援、流行病監(jiān)控、安全監(jiān)測、野外動物監(jiān)測等領(lǐng)域。它具有計算復(fù)雜度低、通信量少、網(wǎng)絡(luò)生命周期長、總體能量消耗低等優(yōu)點。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于智能傳感設(shè)備的遍歷搜索方法，包括：

步驟(1)：系統(tǒng)初始化：首先將智能傳感設(shè)備隨機撒布或者安放在搜索區(qū)域內(nèi)，然后建立搜索區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)和節(jié)點的數(shù)學(xué)模型；