[發(fā)明專利]一種三維表面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)部署方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810853510.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN109068266B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠時(shí)光;蔡文鵬;耿宜鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W16/18;H04W64/00;H04W84/18
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1.一種三維表面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)部署方法，其特征在于包括如下步驟：

1)利用GIS技術(shù)采集待監(jiān)測(cè)區(qū)域的三維地理信息數(shù)據(jù)點(diǎn)集PA；其中，PA_i(x_i,y_i,z_i)表示第i個(gè)點(diǎn)，x_i表示第i個(gè)點(diǎn)的經(jīng)度,y_i表示第i個(gè)點(diǎn)的緯度,z_i表示第i個(gè)點(diǎn)的高度；

2)利用Choi算法對(duì)點(diǎn)集PA進(jìn)行三角剖分，得到剖分三角形序列N₁；

3)對(duì)剖分三角形序列N₁按照外接曲面擬圓準(zhǔn)則和空間形狀優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的剖分三角形序列N₂；

4)取剖分三角形序列N₂中三角形的每個(gè)頂點(diǎn)作為傳感器節(jié)點(diǎn)候選部署位置，記點(diǎn)集為PB；

5)根據(jù)覆蓋區(qū)域最大和覆蓋面無交集兩個(gè)原則，對(duì)點(diǎn)集PB進(jìn)行優(yōu)化，得到參考點(diǎn)集為PC；

6)利用Choi算法對(duì)參考點(diǎn)集PC進(jìn)行三角剖分，得到剖分三角形序列N₃；

7)利用剖分三角形序列N₃計(jì)算新的參考點(diǎn)，加入到參考點(diǎn)集PC中；

8)取參考點(diǎn)集PC中的點(diǎn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的實(shí)際節(jié)點(diǎn)部署位置，實(shí)現(xiàn)三維表面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)部署。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維表面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)部署方法，其特征在于所述步驟1)中，采集待監(jiān)測(cè)區(qū)域的三維地理信息數(shù)據(jù)點(diǎn)集的具體方法如下：

1.1)通過野外實(shí)測(cè)、航天航空遙感、航測(cè)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)獲取待監(jiān)測(cè)區(qū)域的地理信息；

1.2)將地理信息按點(diǎn)、線、面抽象成具有不同行為特征的層面，得到屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)包括地理實(shí)體質(zhì)量和數(shù)量，空間數(shù)據(jù)為實(shí)體的位置信息即實(shí)體的三維坐標(biāo)；

1.3)利用數(shù)字化儀、解析測(cè)圖儀對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證、修改、編輯，得到待監(jiān)測(cè)區(qū)域的空間坐標(biāo)信息離散點(diǎn)集PA。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維表面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)部署方法，其特征在于步驟5)中，對(duì)點(diǎn)集PB進(jìn)行優(yōu)化，得到參考點(diǎn)集PC的方法如下：

5.1)初始化參考點(diǎn)集PC，PC＝{PB₁},其中PB₁為點(diǎn)集PB中的第一個(gè)元素；

5.2)計(jì)算參考點(diǎn)與PB中其他所有點(diǎn)的距離d；

5.3)選擇距離滿足條件2r＜d＜4r且不在參考點(diǎn)集PC中的點(diǎn)為新的參考點(diǎn)，加入到參考點(diǎn)集PC中，其中r為傳感器節(jié)點(diǎn)的感知半徑；

5.4)對(duì)參考點(diǎn)集PC中新加入的點(diǎn)，重復(fù)步驟5.2)到步驟5.3)，直至沒有新的參考點(diǎn)加入；

5.5)參考點(diǎn)集PC為優(yōu)化后的傳感器節(jié)點(diǎn)部署位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維表面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)部署方法，其特征在于步驟7)中，利用剖分三角形序列N₃計(jì)算新的參考點(diǎn)，加入到參考點(diǎn)集PC中，具體方法如下：

7.1)取剖分三角形序列N₃中的第一個(gè)三角形；

7.2)計(jì)算三角形的外心以及三角形的外心與三角形頂點(diǎn)的距離L；

7.3)判斷L是否大于2r，如果大于2r轉(zhuǎn)步驟7.4)，否則轉(zhuǎn)步驟7.5)；

7.4)在三角形外心與頂點(diǎn)之間插入傳感器節(jié)點(diǎn)；

7.5)將外心和需要插入的節(jié)點(diǎn)沿高度坐標(biāo)垂直投影到剖分三角形序列N₂中的三角形上；

7.6)根據(jù)外心和每一個(gè)需要插入節(jié)點(diǎn)的經(jīng)度、緯度坐標(biāo)，以及三角形平面方程，計(jì)算每一個(gè)投影點(diǎn)的空間坐標(biāo)；

7.7)將投影點(diǎn)作為新的參考點(diǎn)加入到參考點(diǎn)集PC中；

7.8)取N₃中下一個(gè)三角形，重復(fù)步驟7.2)到步驟7.7)，直至遍歷完剖分三角形序列N₃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維表面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)部署方法，其特征在于步驟7.4)中，需要若三角形外心坐標(biāo)為O(x₀,y₀,z₀)，頂點(diǎn)坐標(biāo)為E(x₁,y₁,z₁)，則待插入節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)R_n(x_n,y_n,z_n)計(jì)算公式如下：

其中