[發明專利]一種保證靜態目標檢測質量的無源傳感節點部署調度方法

有效

• 申請號: 201711075608.0
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107995632B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 李燕君;陳雨哲;孟娜吉;池凱凱;程珍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04W16/20
• 分類號: H04W16/20;H04W72/12;H04W84/18;H04B17/309;H04B17/382;H04B5/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種保證靜態目標檢測質量的無源傳感節點部署調度方法，包括以下步驟：將部署區域網格化，將時間周期離散化；在迭代過程中根據不同的目標函數分階段確定新增節點的位置和充電/工作調度情況，第一階段，確定新增節點在各網格中心的最優充電/工作調度，第二階段，在調度情況確定的前提下確定新增節點的最優部署位置，不斷新增節點直至滿足部署區域內所有目標點的檢測率和虛警率要求；最后計算節點的初始充電時間。本發明適用于傳感節點能夠捕獲射頻能量進行充電，并采用數據融合技術檢測靜態目標點的場景，可在滿足目標點檢測率及虛警率要求的前提下，有效降低部署成本。

技術領域

本發明涉及一種保證靜態目標檢測質量的無源傳感節點部署調度方法，該方法適用于捕獲射頻能量工作的無源感知網絡。

背景技術

隨著無線通信技術的發展，無線傳感器網絡能夠實時檢測并采集網絡部署區域內目標點的信息，從而實現目標檢測、物體追蹤、安全監控等，被廣泛地應用于軍事偵察、環境監測、醫療健康等眾多領域。數據融合技術能夠充分利用節點之間的協作關系對目標進行聯合檢測，有效提高系統的檢測質量。

傳統傳感節點由電池供電或需要定期充電，無法持續不間斷地工作，對于部署在環境較為惡劣的區域的應用，更換電池或對節點進行充電的代價巨大。得益于無線能量傳輸技術的突破，傳感節點可以從諸如蜂窩基站，電視發射塔等設備發出的無線電波中捕獲到能量，以支持傳感、計算和通信。

對節點位置的合理規劃并對節點工作/休眠狀態進行合理調度，可有效降低部署成本。公開號為CN102256269A的專利文獻分別提供了在傳統傳感網中基于檢測信息融合的部署方法，目標是部署最少的傳感節點滿足在監測區域內目標的檢測概率。但該方法沒有考慮節點的能耗情況。有文獻考慮了節點可進行能量捕獲的場景，提出了一種傳感節點的調度算法(參見《Quality-Aware Target Coverage in Energy Harvesting SensorNetworks》，刊于IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing，2014)，目標是最大化整個檢測周期內的檢測質量。但該方法使用的檢測模型為簡單的0-1模型，與實際的檢測場景有較大差距，且節點的數量和位置已經固定，并不適用于本發明涉及的同時規劃節點部署位置并進行調度的場景。

發明內容

為了克服已有方法的無法適用于傳感節點能夠捕獲射頻能量進行充電、部署成本較高的不足，本發明提供一種適用射頻充電的無源傳感網，并保證靜態目標檢測質量的節點部署調度方法，適用于傳感節點能夠捕獲射頻能量進行充電，并采用數據融合技術檢測靜態目標點的場景，可在滿足目標點檢測率及虛警率要求的前提下，有效降低部署成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種保證靜態目標檢測質量的無源傳感節點部署調度方法，包括以下步驟：

步驟1考慮區域中有M個目標點和N個能量源，目標點用集合O＝{o₁,o₂,…,o_M}表示，能量源用集合C＝{c₁,c₂,…,c_N}表示，在給定時間周期T內，無源傳感節點(以下簡稱節點)需要捕獲射頻能量源發出的無線電波能量進行充電，然后對目標點進行信號采樣和聯合檢測，檢測噪聲Q服從均值為0，方差為σ²的正態分布；

步驟2將區域均勻劃分成為X×Y個網格，網格大小由精度要求和計算能力決定，節點的候選部署位置設定為各網格中心，且在一個網格內可同時部署多個節點，網格中心用集合G＝{g₁,g₂,…,g_X×Y}；將時間周期T劃分為K個等長的時隙，用集合Γ＝{t₁,t₂,…,t_K}表示，時隙大小由精度要求和計算能力決定；