[發(fā)明專利]一種非規(guī)則區(qū)域的無線傳感器網絡節(jié)點部署方法

有效

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• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN106211190B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設計）人: 程良倫;董曉慶;王濤;徐金雄;李婧瑤
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發(fā)明涉及無線傳感器網絡領域，特別的涉及一種非規(guī)則區(qū)域的無線傳感器網絡節(jié)點部署方法。

背景技術

無線傳感器網絡大大提高了人們獲取信息的能力，在智能工廠、智能家居、環(huán)境監(jiān)測、智能農業(yè)等領域得到廣泛的應用。對于智能工廠、智能家居、醫(yī)院等室內環(huán)境或存在邊界的環(huán)境的無線傳感器網絡應用，其共同特點是監(jiān)測區(qū)域都存在邊界，所以，研究利用最少的節(jié)點對邊界區(qū)域進行確定性部署具有重要的實際意義，特別地，對于非規(guī)則區(qū)域的節(jié)點部署更是一個難題。

對于邊界區(qū)域的部署問題，目前研究成果還比較少，在文獻《圓周對矩形區(qū)域的覆蓋》(“Covering a Rectangle With Equal Circles”，發(fā)表于期刊Periodica Mathematica Hungarica,1997,34(1-2):65-81)中，A.Heppes求解出5個圓周和7個圓周所能覆蓋的最大矩形區(qū)域；文獻《6和8圓周在正方形的優(yōu)化覆蓋》(“Improved coverings of a square with six and eight equal circles”，發(fā)表于Electronic Journal of Combinatorics,3(1),1996)中，Melissen解決了6個和8個圓周覆蓋區(qū)域最大化的部署問題；文獻《30個相同圓周的正方形覆蓋》(“Covering a square with up to 30equal circles”，發(fā)表于Sabbagh,2000)中，Hgskolan T等人對正方形的圓周覆蓋問題進行推廣，求解出30個圓周的覆蓋區(qū)域最大化的部署問題。在文獻《邊界區(qū)域的無線網絡覆蓋》(“On Wireless Network Coverage in Bounded Areas”,發(fā)表于國際會議INFOCOM 2013)中，Zuoming Yu等人提出了利用蜂窩結構對矩形區(qū)域及基于矩形區(qū)域的一般區(qū)域的部署方法。

由以上可知，對于邊界區(qū)域部署的研究成果還相當有限。大部分文獻都是研究矩形區(qū)域的覆蓋問題，且目前的研究成果僅限于30個等圓周；文獻《邊界區(qū)域的無線網絡覆蓋》取得一定突破，但也只是研究基于矩形的一般區(qū)域，對非規(guī)則區(qū)域則沒有給出具體的方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，提供一種非規(guī)則區(qū)域的無線傳感器網絡節(jié)點部署方法，用以解決邊界非規(guī)則的監(jiān)測區(qū)域難以確定節(jié)點部署位置及節(jié)點數(shù)量代價高的問題。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供的技術方案是，一種非規(guī)則區(qū)域的無線傳感器網絡節(jié)點部署方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，生成非規(guī)則監(jiān)測區(qū)域的外廓四邊形：提取該區(qū)域的邊界，根據(jù)邊界上的點生成其外廓四邊形；

步驟2，構造蜂窩結構：假設節(jié)點感知半徑為r，以r為邊長生成正六方形，并以此正六方形構造蜂窩結構；

步驟3，外廓四邊形節(jié)點部署：利用步驟2中生成的蜂窩結構對步驟1中生成的外廓四邊形進行確定性的優(yōu)化部署，使部署的節(jié)點最少；

步驟4，剔除冗余節(jié)點：遍歷所有節(jié)點，把節(jié)點感知范圍與待監(jiān)測區(qū)域沒有交集的節(jié)點剔除掉，剩下的節(jié)點即為對該非規(guī)則區(qū)域進行的最優(yōu)部署節(jié)點。

進一步的，所述步驟1包括：

步驟1.1，任取不包含邊界的監(jiān)測區(qū)域內的一點，作為直角坐標系的原點，遍歷邊界上的點，分別標記橫坐標值、縱坐標值最大及最小的點；

步驟1.2，對于具有橫坐標值最大及最小的點，求出與這些點相交的與縱坐標軸平行的兩條直線；

步驟1.3，對于具有縱坐標值最大及最小的點，求出與這些點相交的與橫坐標軸平行的兩條直線；

步驟1.4，那么，這4條線相交所形成的四邊形即為該非規(guī)則區(qū)域的外廓四邊形。

進一步的，所述步驟3包括：

利用蜂窩結構對外廓四邊形進行確定性的優(yōu)化部署指靠近邊界處的蜂窩中的正六邊形與邊界的對齊方式：

步驟3.1，對于外廓四邊形平行于縱坐標軸的兩條邊，任選其中一條邊V0，令靠近V0的1列正六邊形的中心點與V0的距離為d0＝r*1/2；

步驟3.2，對于外廓四邊形平行于橫坐標軸的兩條邊，任選其中一條邊H0，把靠近H0的一排正六方形的中心點連成一條線L，或L也可以是所述一排正六方形的平行于橫坐標軸的邊連成的一條線，令L與H0重疊，該方式即是利用蜂窩結構在矩形邊界區(qū)域的最優(yōu)部署模式。