[发明专利]无线传感器网络的覆盖控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，特别是涉及一种无线传感器网络的覆盖控制方法。

背景技术

网络覆盖是无线传感器网络的基本问题之一，即如何部署传感器网络节点，在保证一定的服务质量（QoS）条件下，达到网络覆盖范围最大化。对网络覆盖的测量能够使我们了解是否存在监测和通信盲区，了解被监测区域的无线传感器网络的覆盖情况，从而重新调整传感器节点分布或者指导在将来添加传感器节点时可采取的改进措施。更为广泛地，我们还可以通过调整网络覆盖的密度，对被监测区域中重要区域设置热点，部署更多的传感器节点，保证测量数据的可靠性。

目前，大多数覆盖控制算法是基于在指定区域随机部署节点，并对该区域进行全局覆盖，全局覆盖可以保证对监测区域的有效监测，由于需要覆盖到整个区域，因此需要更多的传感器，这样所花费的代价较为高昂。然而实际上大部分应用场景并不要求传感器网络对整个监测区域进行全局覆盖，只要网络对监测区域维持一个合理的覆盖率就可以满足应用需求,使用不完全覆盖控制策略不仅可以延长网络生存周期，而且可以使网络配置更加灵活，用户完全可以根据应用的不同需求实现能量消耗与覆盖质量的折中。

现有技术中关于无线传感器网络中节点部署的技术方案有：

技术方案1：在公开号为CN101207638的中国专利申请中，提出了一种基于预测的无线传感器网络目标跟踪方法，根据目标运动的统计数据确定目标的运动特征，并据此预测目标的未来运动，在确保网络可靠跟踪目标的前提下，减少了被唤醒传感器节点的数目，从而降低了节点的能耗，延长了目标跟踪传感器网络的寿命。

技术方案2：在公开号为CN101051973的中国专利申请中，采用基于虚拟力的移动无线传感器网络节点布局方法及装置。该方法通过计算移动无线传感器网络中的各个传感器节点受到的虚拟力大小和方向，判断传感器节点应移动的方向和距离，并使传感器节点做相应移动，直至达到受力平衡或布局中止条件时，形成合理的网络覆盖。

上述技术方案1的缺陷为：该方案中所有节点为静态节点，且由于节点是随机部署的，移动物体周围未必有足够的节点经过唤醒后可以达到全覆盖效果，覆盖效果取决于节点数量及位置。

上述技术方案2的缺陷为：该方案所有传感器节点都为可移动节点，网络成本高，对于虚拟力的大小和方向的判断，计算复杂，且所有节点同时移动，网络通信量极大。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何在节省节点数量的前提下实现无线传感器网络的有效覆盖。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种无线传感器网络的覆盖控制方法，包括以下步骤：

101、根据被监测目标运动的历史轨迹确定热点区域集；

102、将静态节点部署在所确定的热点区域集中，将可移动节点随机部署；

103、当被监测目标进入被监测区域后，预测所述被监测目标的未来可能出现的区域，称为预测区域；

104、检测所述预测区域是否被覆盖，如果被覆盖则结束，否则继续执行步骤105；

105、通过调动所述可移动节点实现对所述预测区域的完全覆盖。

优选地，步骤101具体包括：

201、将被监测区域G网格化，网格化后的G中的每个网格用网格中心点坐标表示为(i,j)，用G(i,j)表示通过网格(i,j)的路径的数目，称为区域密度；

202、通过预先设定的邻域函数计算轨迹扩展区域，所述邻域函数的输入参数为所述被监测目标运动的历史轨迹，计算出所述历史轨迹经过的所有网格，输出参数为轨迹扩展区域；

203、每有一条轨迹经过网格(i,j)，将该网格的区域密度G(i,j)加1；

204、比较网格(i,j)的区域密度G(i,j)与平均区域密度δ，若G(i,j)>δ，则转到步骤205，否则转到步骤203；

205、将大于平均区域密度δ的网格(i,j)加入热点区域集内，方法结束；

优选地，步骤103具体为：