[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

一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法，涉及一種無線網區域覆蓋方法，發明主要針對水下無線傳感器網絡中缺少優先級區分的關注度覆蓋問題，設計了一種在不同關注度水域中專用的低成本水下無線傳感器網絡覆蓋方法。該發明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。并且使用相較于自主式水下潛器成本更低的移動受限節點降低系統成本。其在滿足對監測水域的覆蓋的同時擁有更低的系統成本，在小規模的水下無線傳感器網絡中表現更加優秀。

技術領域

本發明涉及一種無線網絡區域覆蓋方法，特別是涉及一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法。

背景技術

覆蓋控制問題是無線傳感器網絡研究的一項基礎性工作，同時也是決定水環境無線傳感器網絡性能的重要影響因子之一，覆蓋質量受到網絡規模及系統成本的影響。目前，絕大部分水下無線傳感器網絡覆蓋方法僅考慮了均勻覆蓋監測區域，沒有考慮監測區域中優先級分層的問題。這導致在一些并不需要對監測水域進行飽和覆蓋的情況下，使用均勻覆蓋的方法就會增加節點的覆蓋冗余，節點個數消耗也會增多，系統的成本隨之提高，不利于水下無線傳感器網絡的進一步應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法，本發明主要針對水下無線傳感器網絡中缺少優先級區分的關注度覆蓋問題，設計了一種在不同關注度水域中專用的低成本水下無線傳感器網絡覆蓋方法。滿足對監測水域的覆蓋的同時擁有更低的系統成本，在小規模的水下無線傳感器網絡中表現更加優秀。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法，所述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；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）。

所述的一種無線傳感器網絡區分不同關注度區域覆蓋方法，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。