[發明專利]一種無線傳感器網絡覆蓋空洞檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202011514085.7
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112702761B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 孫愛晶;王磊;魏帆;李益佳;王國慶;高強
• 申請（專利權）人: 西安郵電大學;西安碧海藍天電子信息技術有限公司
• 主分類號: H04W24/08
• 分類號: H04W24/08;H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明涉及一種無線傳感器網絡覆蓋空洞檢測方法及系統。該方法包括獲取無線傳感器網絡中所有無線傳感器節點的坐標；根據無線傳感器網絡中所有無線傳感器節點的坐標確定每一無線傳感器節點的鄰居節點；分別獲取每一無線傳感器節點與對應的鄰居節點的交點；對每一無線傳感器節點與對應的鄰居節點的交點進行去重處理；將所有無線傳感器節點轉化為圖片；并將所有無線傳感器節點的坐標以及所有去重后的交點的坐標映射到圖片中像素點的坐標位置；根據映射后的圖片確定覆蓋空洞區域，并對覆蓋空洞區域進行可視化渲染處理；根據可視化渲染處理后的覆蓋空洞區域確定覆蓋空洞信息。本發明能夠降低算法時間復雜度，提高檢測準確性，減少漏檢率。

技術領域

本發明涉及覆蓋空洞檢測領域，特別是涉及一種無線傳感器網絡覆蓋空洞檢測方法及系統。

背景技術

無線傳感器網絡(Wireless SensorNetworks，WSNs)被廣泛地應用于農業監測、水源監測、森林防火、海底監測、戰場監測等各個方面。WSNs在必需的復雜環境下，通常采用隨機部署方式會使得節點分布不均勻、網絡中節點能量耗盡死亡、非人為損壞等，進而可能導致覆蓋空洞的出現。覆蓋空洞的出現不僅僅影響對監測區域感知數據的獲取，而且可能造成大量數據集丟失以至于難以達到監測效果，甚至影響到整個WSNs的生命周期。WSNs覆蓋空洞難以及時修補，致使空洞逐漸變大，最終會使得整個網絡失去作用并對后期工作的進行產生一定的影響。因此覆蓋空洞對WSNs的存活帶來巨大的挑戰，一種快速、精準的空洞檢測方法就顯得迫切需要了。

近年來，覆蓋空洞是WSNs覆蓋問題的研究熱點，也是該問題的重要評價參數，同時空洞檢測是無線傳感器網絡正常使用的前提和基礎保障。針對覆蓋空洞檢測問題，積累了一定的研究成果，主要是從幾何計算、網絡拓撲和數學模型等方面思考問題。鄒增輝等提出利用貪婪策略計算對區域網格化的方格的可信信息覆蓋度，最后使用圖像處理方法提取空洞邊界。董雨晴提出利用節點之間的連通拓撲圖，并計算節點的權重大小去除冗余節點簡化拓撲圖，通過相對方位角信息找出空洞邊界。曹亮提出基于緯度線理論計算最小臨界閾值建立數學模型，采用并行計算思想降低時間復雜度以實現空洞檢測效果。H.Y.Lao等提出了一種基于孔邊界節點(HPNs-CHD)的分布式覆蓋孔檢測算法，利用感知磁盤模型識別WSN中的HBN節點，再利用概率消息機制檢測覆蓋漏洞。A.Soundarya等提出了Delaunay三角剖分的算法并與基于虛擬邊緣的方法相融合，定位空洞邊界，提高覆蓋空洞的準確尺寸。王龍提出利用幾何方法提出一種基于交點覆蓋的空洞檢測算法，通過計算交點和交點過濾來確定空洞邊界，但在空洞規模上存在漏檢率問題。王珍珍提出了基于計算幾何理論的分布式覆蓋空洞檢測算法，利用網絡中相鄰的三個節點構成的三角形的特性來判斷是否存在覆蓋空洞。Y.Tian等將監測區域的合作覆蓋問題轉化為距離關系問題，利用分析節點之間的距離關系來判斷監視區域的覆蓋范圍，通過局部節點的計算和監測區域的覆蓋檢測確定發現覆蓋空洞。RachidBeghdad等提出了一種僅利用節點連通性信息檢測無線傳感器網絡中邊界和空洞的分布式解決方案，節點判斷自身的節點位置屬性。雖然研究學者們提出系列解決方案，但是上述方案均具有一定的局限性。因此，亟需一種方法可以在復雜環境、網絡通信、算法復雜度等方面性能表現均衡的檢測算法。

發明內容

本發明的目的是提供一種無線傳感器網絡覆蓋空洞檢測方法及系統，降低算法時間復雜度，提高檢測準確性，減少漏檢率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種無線傳感器網絡覆蓋空洞檢測方法，包括：

獲取無線傳感器網絡中所有無線傳感器節點的坐標；所述無線傳感器網絡中所有無線傳感器節點的屬性信息相同；所述屬性信息包括感知半徑、通信半徑和網絡通信協議；所述通信半徑為2倍的感知半徑；

根據所述無線傳感器網絡中所有無線傳感器節點的坐標確定每一無線傳感器節點的鄰居節點；所述鄰居節點與該無線傳感器節點的歐式距離不大于通信半徑；