[發明專利]一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法

有效

• 申請號: 201910825734.6
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN110708679B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 王軍;郭昊陽;呂萍;侯建梅
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W24/08
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

1.一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法，其特征在于，所述的方法為：將水下傳感器網絡覆蓋方法將監測水域劃分為兩個區域；重點關注層及非重點關注層；重點關注層是該網絡覆蓋方法中需要投入絕大多數節點以保證其覆蓋率的層級，決定了該網絡的性能；越靠近重點關注層位置，節點的密度越大，覆蓋的質量越高；非重點關注層在網絡系統中只需要保證較低的覆蓋強度，對于該區域的覆蓋只需少量的節點，在網絡中所占權重較小；監測區域分為重點監測的水面表層和低優先度的下層水面，優先滿足重點監測層的監測需求，在保證重點監測層的需求的前提下，沉降節點完成低優先度的層級監測，檢測區域內節點并不是均勻布置；虛擬力算法多應用在二維空間地面環境，經過多次迭代將傳感器節點均勻的分布在監測范圍內；在水下環境二維的虛擬力算法已經不能滿足需求，所以需要對虛擬力場算法進行適應性的改進，即利用改進虛擬力場法進行節點位置的調整，在保證節點低冗余，低覆蓋空洞的情況下區分水域中不同關注度層級；且由于水下環境復雜，節點造價昂貴，并不適合密集部署，需要使用盡量少且成本低的節點進行部署；

傳感器節點在網絡中會出現不止受到一個來自其他節點的虛擬力，其受到多個節點的虛擬力F_vt表示為：

（2）

其中多個節點因為在X軸及Z軸坐標不同，產生的力F_m大小也不同，角θ為F_m及F_n的夾角；

而節點間虛擬合力F_vr表示為：

（3）；

所述重點水域監測層的高度h_d與F_b存在關系如下：

（1）；

節點S₂所受S₃的引力去除，替換為水面表層給與的引力F_b，用以調整節點與重點監測水域的高度，ω為重點關注度系數，k為虛擬力參數，根據經驗調整；

所述的F_n為節點S₁施加給節點S₂的斥力F_n，F_m為F_n作用為F_m垂直向下的受力；

所述節點間的距離為√3R_s，因此可以將兩傳感器節點之間的距離閾值d_t設置為√3R_s；如果節點間距離小于√3R_s，說明節點間距離過近，需要進行調整；其需要移動的距離為：

（4）

其中（x_i,x_j），（y_i,y_j），（z_i,z_j）分別為S₁，S₂，S₃三點的坐標，d_t為兩傳感器節點之間的距離閾值；根據上述公式求出每個節點移動距離，更新網絡位置，移動節點增加間距，減少覆蓋冗余。

2.根據權利要求1所述的一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法，其特征在于，所述算法的執行步驟如下：

步驟 1 確定監測區域范圍長寬高L*H*W，傳感器節點的個數n，感知半徑R_s，通訊半徑R_c，閾值d_t，最大迭代次數；

步驟 2 根據公式（1）對水環境進行優先度劃分，確定重點監測引力F_b，節點間虛擬力參數k；

步驟 3 確定每個節點的位置信息及其鄰居節點的位置信息；

步驟 4 按照公式（2）（3）計算節點間所受的虛擬合力F_vr，并根據式（4）更新節點位置；

步驟 5 多次迭代，達到最大迭代次數停止，否則回到步驟 3；

步驟 6 結束算法。