[发明专利]无线传感器网络中传感器的部分覆盖布局方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息技术领域的方法，具体是一种无线传感器网络中传感器的部分覆盖布局方法。

背景技术

无线传感器网络中的覆盖是提供监测和目标跟踪服务质量的一种度量。随着无线传感器网络应用的普及，更多的研究工作深入到其网络配置的基本理论方面，其中覆盖问题就是无线传感器网络设计和规划需要面临的一个基本问题之一。当无线传感器网络覆盖某个区域，如果区域中的任何一点至少被k个传感器所感知，这样的覆盖就称k-覆盖(k-Coverage)；如果网络中任两个传感器有k条不同的通路，这样的网络就称k-连通(k-Connection)。要实现较高的监测质量，网络在1-连通的前提下至少1-覆盖监测区域。然而在实际中，由于1-覆盖的无线传感器网络需要大量的传感器同时工作，所以整个网络的生命时间比较短暂。事实上，类似的能源浪费完全可以避免。大量的应用场合并不需要1-覆盖的无线传感器网络，局部的覆盖盲区是允许存在的。

经对现有技术的文献检索发现，K.Wu等在国际会议ACM/Kluwer MobileNetworks and Applications(MONET)Special Issue on“Energy Constraints andLifetime Performance in Wireless Sensor Networks”(ACM/Kluwer移动网络及应用会议中无线传感器网络节省能量和生命时间的专题)上发表的文章Lightweight deployment-aware scheduling for wireless sensor networks(无线传感器网络轻量级自动布局方法)，该文中提出了一种LDAS方法(轻量级自动布局方法)。具体方法为：通过判断某个传感器感应区域内工作传感器的数目来决定该传感器是否工作，其不足在于：首先该方法中传感器的感应区域为理想圆形，这与实际情况不符；其次，该方法虽然延长无线传感器网络的生命时间，但是不能提高网络的监测质量。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出了一种无线传感器网络中传感器的部分覆盖布局方法，使其同时提高无线传感器网络的生命时间和监测质量，使无线传感器网络中传感器的感应区域符合实际的PIR(红外传感器)感应模型，并且在实现监测区域部分覆盖的同时也保证网络的连通性，大幅提高网络的生命时间，而网络中侵入物从开始移动到被任意传感器监测出的时间可以有效的控制在一定范围内。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一，设定无线传感器网络中传感器的感应区域符合PIR感应模型；

步骤二，在无线传感网络的监测区域中引入框架传感器集合，整个网络为2-连通；

步骤三，经过步骤一和步骤二设置的无线传感器网络进入选择阶段和稳定阶段，选择阶段和稳定阶段具有周期性，选择阶段和稳定阶段的时间之和为一个周期T；

在选择阶段，将监测区域分割为N条相互独立且相互平行的带状区域，N为自然数，N的大小由检测区域的宽度和各个带状区域的宽度所决定，然后传感器由初始睡眠状态进入选择状态，无线传感器网络选择出N个带状传感器集合，分别覆盖N条带状区域，在一个周期内当选择结束时就进入稳定阶段；

在稳定阶段，各个带状传感器集合在(0，T·(1-γ))时间段内随机选择起始工作时间，然后相互独立地工作γT段时间后重新回到睡眠状态，γ为占空比率，0＜γ≤1。

所述周期，其长度必须设定为极大于选择阶段的时间，又极小于单个传感器的平均生命时间。

所述设定无线传感器网络中传感器的感应区域符合PIR感应模型，具体为：

首先以传感器为中心把感应区域在十二个方向上做等分，该十二个方向的每个方向的感应距离由实际测量所得，除上述十二个方向之外的方向的感应距离由插值方法得到，符合PIR感应模型；

其次把PIR感应模型的十二个方向上的感应最远端的端点相连，形成一个十二边形，这个十二边形近似为该传感器的感应区域。

所述N条相互独立且相互平行的带状区域，各个带状区域呈长条状，且相互平行，最上边的带状区域的宽度在一个周期内为固定值，它随机分布在(0，β)之间，最上边以及最下边之间的每条带状区域的宽度均为固定值β，最下边的带状区域的宽度在一个周期内为固定值，该值通过增加或减少带状区域的数目控制在(0，β)之间。

所述的无线传感器网络选择出N个带状传感器集合，具体为：

第一步，在某条带状区域的最左端选择一个传感器i；