[發明專利]權衡丟包率和傳輸時延的稀疏移動傳感節點感知覆蓋方法

有效

• 申請號: 201811171806.1
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN109587695B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 陳友榮;陸思一;劉半藤;趙克華;王章權;任條娟
• 申請（專利權）人: 浙江樹人學院
• 主分類號: H04W16/20
• 分類號: H04W16/20;H04W16/22;H04W24/08;H04W40/12;H04W40/22;H04W84/18;H04L12/26
• 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

一種權衡丟包率和數據傳輸時延的稀疏移動傳感節點感知覆蓋方法，將監測區域劃分為多個大小相同的正方形網格，移動傳感節點從初始位置開始，選擇當前網格的鄰居網格中心作為下一個時刻的位置，并建立權衡丟包率和傳輸時延的移動傳感節點路徑選擇優化模型；采用修改的細菌覓食方法求解該優化模型，獲得移動傳感節點的最優移動路徑；移動傳感節點沿著所計算的最優移動路徑感知數據，從而能全覆蓋監測區域。本發明通過移動傳感節點的位置、數據存儲容量和傳輸數據時間等信息，能尋找一條全覆蓋整個監測區域的最優移動路徑，從而降低了數據丟包率和數據傳輸時延。

技術領域

本發明涉及無線傳感網領域，尤其涉及的是權衡丟包率和數據傳輸時延的稀疏移動傳感節點感知覆蓋方法。

背景技術

無線傳感網作為一種有效的解決方案被應用在環境感知、軍事安全和工業控制等多個領域。在傳統的靜態無線傳感網中，節點在指定的監測區域內隨機或人工部署，且節點的能量、通信范圍和感知范圍都有限。由于監測區域面積大、節點數量多、部署范圍廣，且靜態無線傳感網存在位置固定、覆蓋范圍有限等問題，因此需要考慮傳感節點的移動，即移動無線傳感網(mobile wireless sensor networks，MWSNs)。在MWSNs中，利用移動傳感節點進行數據收集。移動傳感節點移動到每個監測位置感知數據，從而達到利用小量的移動傳感節點移動感知整個監測區域。

在移動傳感網中，將傳感節點安裝到具有靈活機動能力的無人機上，在監測區域上空飛行，并感知監測區域，是一種低成本的覆蓋解決方案，也是一種稀疏移動無線傳感網。稀疏移動無線傳感網需要實現移動傳感節點移動覆蓋整個監測區域，因此需要研究移動傳感節點的移動路徑選擇問題。目前部分學者側重于移動傳感節點的路徑選擇研究，如張啟瑞等人根據無人機視界范圍內的環境信息建立柵格化運動模型，采用A*方法獲得無人機移動路徑。丁家如等人對無人機航線路徑進行威脅建模，定量描述路徑上的威脅區域，利用改進人工勢場法獲得足夠平滑的移動路徑。Zhao M等人提出了一種由傳感器層、簇頭層和移動收集器組成的三層框架。移動收集器在監測區域內移動，移動軌跡規劃采用分治法，遞歸地確定路徑上的轉折點，實現了一種高效的移動數據采集方案。Kaswan A等人將監測區域中的每個移動傳感節點分配一個唯一的ID作為其停留位置，找到移動傳感節點潛在的移動位置，并利用貪婪方法從這些潛在的移動位置中選擇最優的停止位置，最終構建其最優路徑。但是很多方法都沒有考慮稀疏網絡環境中監測區域的高效全覆蓋問題和移動傳感節點的數據存儲空間溢出、溢出的數據包被丟棄和數據傳輸時延變大等問題。

總之，在需要全覆蓋監測區域的稀疏無線傳感網下，低效率的移動傳感節點路徑選擇方法會導致丟包率和數據傳輸時延的增加。

發明內容

為解決稀疏無線傳感網的區域感知全覆蓋問題，本發明提供了一種權衡丟包率和數據傳輸時延的稀疏移動傳感節點感知覆蓋方法。該方法通過移動傳感節點的位置、數據存儲容量和傳輸數據時間等信息，提供一條全覆蓋整個監測區域的最優移動路徑方案，從而降低數據丟包率和數據傳輸時延。

本發明采用如下技術方案實現：

一種權衡丟包率和數據傳輸時延的稀疏移動傳感節點感知覆蓋方法，包括以下步驟：