[发明专利]基于无线传感器网络的三维测试空间阵节点动态部署方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维测试空间阵节点动态部署方法，属于人工智能技术领域中的集群式节点阵形控制技术。

背景技术

无线传感器网络是一类信息采集节点数量众多，适合于场信号多点信息采集的应用。如何有效组织数量众多的节点协同工作是无线传感器网络一个重要的课题，无线传感器网络节点如何展开工作是每个传感器网络都要面临的基本问题，因而节点的部署问题是无线传感器网络的应用基础问题之一。目前，基于无线传感器网络的阵形部署问题均是针对二维面或准二维面情形进行的，而针对三维空间阵形的部署理论及算法还相当不完善。现有的基于无线传感器网络的阵形部署方法基本上都是采用人工部署或随机自动抛撒部署(如炮射、空投抛撒等)，这些方法存在的问题是：效率低，节点密度不可控，不具备节点位置动态调整的能力，不具备三维空间内部署的能力，自动化程度有限，阵形不易控制等。

为实现对移动的测试对象进行跟踪测试和对三维空间内的空间场信息测试，必须有一种不同于传统无线传感器网络的部署方法才能解决移动式三维空间无线测试网络的节点部署问题。

发明内容

本发明的目的是为克服已有方法的缺陷，为解决三维空间内测试节点的阵形部署问题，提出一种基于无线传感器网络的三维测试空间阵节点动态部署方法。

为了实现移动式无线三维测试网络的节点自动动态部署，本发明主要针对三维空间内具有移动性的测试对象进行跟踪测试，以获得网络高效率、节点密度均匀、通讯可靠的测试区域覆盖率，解决三维空间无线测试系统的节点阵形部署难题。

本发明的一种基于无线传感器网络的三维测试空间阵节点动态部署方法，其硬件平台是基于无线传感器测试网络的系统。该平台包括有：空中飞行数据采集节点、地面数据采集节点、移动数据处理网关和人机交互控制台。其中，空中飞行数据采集节点具备空中移动和悬停能力；地面数据采集节点具备移动能力；移动数据处理网关用于指令发送、收集和处理网络数据。

采用本发明方法对上述系统进行节点动态部署，其步骤如下：

步骤一、完成系统测试任务分配。

首先，由人机交互控制台制定测试任务的大小、类型及测试地点，并将制定好的测试任务发送给移动数据处理网关。之后，移动数据处理网关接收测试任务后，将任务分解并分配给各参与节点。最后，移动数据处理网关以无线通信的方式向各参与节点发布测试任务指令。

步骤二、规划出各节点的部署最优路径

各节点接收到测试任务后，先获取自身本地GPS信息(节点当前所处位置)，再根据目的地GPS信息(任务中要求到达的位置)进行路径规划。当节点行进过程中，遇到障碍物或其它节点时，节点进行避障处理。

步骤三、部署网络测试空间三维阵形

经步骤二之后，各节点均运动到测试地点。此时，各节点根据计算结果进行阵形部署，形成一个三维空间测试阵。所有节点经组合成单元基阵后再拼组为完整阵形。若任务发生变化或测试对象改变了地点，要求节点阵形作出调整时，则各节点将重新进行三维空间阵形部署，从而实现动态部署或跟踪测试。

有益效果

本发明方法解决了移动式无线三维测试网络的节点空间阵形动态部署问题，改善了无线传感器网络采用人工部署效率低下和自动化程度不高的状况，避免了使用传统方法如采用炮射或空投抛撒等随机部署方法导致存在节点密度不可控，测试范围和测试空间不可调整等局面。本发明对推动无线传感器网络走向实用化起着重要的支撑作用。采用本发明的三维空间动态部署方法，效率高、能耗低，自动化程度高，且节点密度可控，形成了具有移动特性的三维测试空间阵形，完全能够满足针对固定或移动式目标的测试需求。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为基于立体单元基阵的三维空间阵形的形成示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

图1为三维测试空间阵节点动态部署的示意图。图中，节点是构成立体单元基阵的基本元素；立体单元基阵则是构成完整三维测试空间的元素。

本发明涉及的方法主要由系统测试任务分配、节点的部署最优路径规划和网络测试空间三维阵形部署三个步骤组成。

其中，系统测试任务分配和节点的部署最优路径规划均是为网络测试空间三维阵形部署做准备工作。系统测试任务分配是在节点的部署最优路径规划执行之前完成；网络测试空间三维阵形部署是在节点的部署最优路径规划之后执行，是三维空间阵形的核心内容和最终节点部署效果的体现。