[發明專利]基于物理感知信息的節點地理位置學習方法

有效

• 申請號: 202010928196.6
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112188389B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 夏明;劉必千;金嘉權
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/38;H04W4/06;H04W4/30
• 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

1.一種基于物理感知信息的節點地理位置學習方法，其特征在于，設置移動障礙物沿固定軌跡運動，點陣中的每個傳感節點則通過對障礙物的感知及節點間交互，得到相對于匯聚節點的全局位置，所述方法包括以下步驟：

(1)學習路徑構造

針對規模為m×n，節點間間距為d的傳感節點點陣，如mn，旋轉矩陣90度，使得m≤n；然后，構造最佳學習路徑rp，并對一較小的移動障礙物ob進行編程，使之沿學習路徑rp運動，遍歷點陣中點完全圖G_M中的每個中點v∈V_M，其中中點是任意兩個間距為d的傳感節點連線上到達兩個節點距離相等的點；

(2)鄰居節點相對位置學習

ob運動至間距為d的兩個傳感節點v_i、v_j中點時，v_i和v_j交換物理感知信息，直接學習節點間相對位置和然后，v_i和v_j廣播直接學習結果，令無法感知到該障礙物，但處于通信半徑內的鄰居節點間接學習v_i和v_j的相對位置；ob遍歷點陣中所有中點后，所有鄰居節點相對位置學習完成；

(3)全局位置學習

以匯聚節點v_sink為源頭發起洪泛，洪泛中的每次廣播均攜帶源節點相對匯聚節點的全局位置信息；收到廣播的節點則根據廣播源節點全局位置，以及本節點相對源節點位置計算得到自身相對匯聚節點的全局位置；

所述步驟(1)中，學習路徑構造過程如下：

(1.1)構造最短邊子圖

構造包含G_M中所有中點以及所有最短邊，即長度為的圖

(1.2)劃分通路和回路

首先選取G′_M中所有度為2的頂點加入通路這些頂點關聯的邊及邊另一端的頂點也隨之加入最終形成一個回路；

然后，刪除G′_M中回路包括的頂點及頂點關聯的邊，對得到的子圖重復回路構造過程，直至子圖中頂點對應傳感節點行數小于等于2；此時，G′_M被劃分為條回路及中央子圖，回路由外向內記為

如m為奇數，中央子圖包含1×(n-m+1)個傳感節點的中點；對與該中央子圖，使用n-m-1條次短邊逐個連接直線上的頂點，短邊的長度為d，得到中央子圖通路

如m為偶數，中央子圖包含2×(n-m+2)個傳感節點的中點；對于該中央子圖，先刪除子圖中所有連接割點和上或下同一側頂點的兩條邊，并通過次短邊連接剩余中央子圖和刪除邊產生的孤立頂點，得到中央子圖通路

(1.3)連接通路和回路

首先，合并所有回路和通路為即接著，從開始進行通路和回路的連接，選擇的任意端點，并將該端點通過最短邊連接至中的頂點，使得與相連；并刪除該最短邊在上端點所連接的一條其他最短邊；然后從所刪除的最短邊另一個端點開始，執行增刪最短邊過程次，最終得到的即學習路徑rp；

所述步驟(2)中，鄰居節點相對位置直接學習的過程如下：

(2.1.1)如傳感節點v_i的傳感器感知的障礙物方向為θ_i滿足則傳感節點廣播該物理感知信息；

(2.1.2)收到θ_i廣播的傳感節點v_j檢查自身障礙物感知信息θ_j，如滿足|θ_i-θ_j|＝π，則可習得v_i相對與v_j的位置

所述步驟(2)中，鄰居節點相對位置間接學習的過程如下：

(2.2.1)傳感節點v_i直接學習得到某個間距為d的鄰居v_j的相對位置后，廣播該位置信息；

(2.2.2)收到廣播的傳感節點v_p判斷自身是否已習得如是，則可間接習得v_j相對與v_p的位置否則，緩存

(2.2.3)傳感節點在獲得新的直接或間接學習結果后，檢索緩存執行(2.2.2)檢查是否可以進一步學習新的鄰居節點相對位置；如某個鄰居節點的相對位置學習完成，則刪除緩存中所有指向該鄰居節點的數據。