[发明专利]一种可移动异构传感器网络的弱栅栏覆盖构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，具体是一种可移动异构传感器网络的弱栅栏覆盖构建方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络，无线传感器网络是随着无线通信和嵌入式计算技术、传感器技术、微机电技术、分布式信息处理技术的进步而发展起来的一种新兴的信息获取技术，是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。

覆盖控制是无线传感器网络研究中的基本问题，是指通过网络中传感器节点的空间位置分布实现对被监控区域或目标对象物理信息的感知，从根本上反映了网络对物理世界的感知能力，作为覆盖控制研究内容之一，栅栏覆盖是专门为移动监测和边界保护类应用设计的覆盖模型，并分为强栅栏覆盖和弱栅栏覆盖两种类型，前者可监测沿任意路径穿越监控区域的目标(如图2(a)所示)，后者可监测沿垂直于区域边界的路径穿越监控区域的目标(如图2(b)所示)。

目前，关于栅栏覆盖的研究已引起了国内外学者的广泛关注，并给出了一些相关理论和算法，但一般基于固定同构的传感器网络，且多是解决强栅栏覆盖问题，未考虑可移动异构传感器网络中的弱栅栏覆盖问题。

在沙漠、战场等危险恶劣环境中，传感器网络通常采用随机部署方式，如利用飞行器将节点抛洒到目标区域中，使得大量传感器成为冗余节点，从而导致传感器节点的浪费，由于移动传感器节点具有自动再部署的优点，许多传感器网络应用常引入可移动节点来解决栅栏覆盖的节点浪费问题。但是，由于传感器节点的移动是非常消耗能量的操作，并且传感器节点是能量受限的设备，所以需要设计能量有效的调度算法来尽量减少重新部署过程的能量消耗。为节省能量消耗，节点移动距离越短越好，即各节点重新部署的新位置尽可能在初始位置附近，同时所有节点重新部署后组成栅栏以监测穿越目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种可移动异构传感器网络的弱栅栏覆盖构建方法，解决可移动异构传感器网络中的弱栅栏覆盖问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种可移动异构传感器网络的弱栅栏覆盖构建方法，包括可移动异构传感器网络，可移动异构传感器网络包括汇聚节点、任务管理节点和具有移动能力且感知范围不相同的传感器节点，传感器节点与汇聚节点通信，汇聚节点、任务管理节点与互联网通信(如图1所示)，该方法为：

步骤1：在长为L的矩形区域内随机部署n个可移动异构传感器节点，且从左至右将节点标记为s₁，s₂，...，s_n，各节点的横坐标为x₁，x₂，...，x_n，感知半径为r₁，r₂，...，r_n，其中0≤x₁＜x₂＜...＜x_n≤L，且若x_i+r_i＞x_j+r_j，则x_i-r_i＞x_j-r_j，其中1≤i≠j≤n；

步骤2：初始化各节点s₁，s₂，...，s_n的偏移值d₁，d₂，...，d_n并设为0；

步骤3：计算相邻两节点的重叠区域o_i，i+1及大小size(o_i，i+1)，其中(1≤i≤n-1)；覆盖缺口g_i及大小size(g_i)，其中1≤i≤l；覆盖缺口g_i左右两边的节点数覆盖缺口g_i左右两边的节点

步骤4：计算所有节点的覆盖区域在边界的映射之和，若小于区域的长度，则节点不能构建弱栅栏，程序终止；若等于区域的长度，则s_i横坐标移动到纵坐标保持不变；若大于区域的长度，则执行下述步骤；