[发明专利]基于三维场景的无线传感器网络交互部署方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种网络交互部署方法及其装置，尤其涉及一种基于三维场景的无线传感器网络交互部署方法及其装置。 

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由布置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网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。WSN实现了数据采集、处理和传输的三种功能，对应于现代信息技术的三大基础技术，即传感器技术、计算机技术和通信技术。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、土壤成分、温度、湿度、电磁、噪声、光强度、压力、速度和方向等周边环境中多种多样的现象，因此WSN被广泛应用于环境与生态监测、智能工厂、智能小区等需要搭建WSN的多种场合。构建WSN时首先需要解决其部署问题，WSN的部署是指在特定场景下确定网络中不同类型节点的数目及各节点所处位置及其位置关系的过程。 

在进行部署时，节点间的检测区域会出现交叠，导致在某些区域存在大量的冗余节点，既浪费节点的有限能量，又占用了网络信道；另一方面在其它部分区域会出现盲点，使该区域不能被节点检测到，使网络的可信度和可靠性降低。WSN不仅需要考虑覆盖问题，还必须考虑节点间的连通性。覆盖要求在监测区域中每个地方都能至少被一个传感器节点监测到，连通则要求任一节点均可和其它节点进行通信，并将搜集到的信息通过自组织形成的网络进行传输。 

当前对无线传感器网络进行部署的方式主要有两种，一种是在实际环境中，设计者根据自己的经验采用人工方式，边实施边调整的对WSN进行部署；一种是在虚拟环境下，通过设计有效的计算机算法对WSN进行自动部署。 

前一种基于人工手动的方法的优点是设计和实施合二为一，能充分利用设计人员的经验，满足特定需求；缺点是需要迭代的对当前网络节点进行测试，调整，缺乏规划，步骤繁复。 

后一种方法的优点是布局快速，并且能够满足一些特殊的部署要求，例如专利名称：无线传感器网络中传感器的部分覆盖布局方法.中国发明专利，公开号为101222398，在实现监 测区域部分覆盖的同时也保证网络的连通性。然而该方法却有着以下不足： 

1该方法适用的前提是所部署区域为二维区域，环境过于理想，并不能直接将其用于现实环境中； 

2该专利的传感器的感应区域虽然是较为符合实际的PIR（红外传感器）感应模型，然而在计算每个传感器的过程中，需要测出每个传感器的感应区域在十二个方向上的感应距离，整个步骤繁琐而复杂，需耗费大量的人力物力。 

发明名称为三维无线传感器网络覆盖控制方法，公开号为101478763的专利可以充分利用在密集型部署网络中的冗余节点，可以有效解决覆盖盲点问题，且该专利解决上述专利监测区域过于理想的缺点。然而该方案仍有着不足需要继续改进： 

1该方案只着重解决无线传感网络的覆盖问题，并没有考虑其连通性，而连通性对于传感器之间信息的传播尤为重要； 

2该方案在部署的过程中并没有考虑人的主观能动性，在某些特定的场合必须需要依靠人工部署来解决其覆盖问题。 

上述两种方案在进行测试时均需要在现实环境中进行部署，需耗费较大的物力人力，缺少一个测试的平台。 

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于三维场景的无线传感器网络交互部署方法及其装置，它具有为用户即设计者提供基于多点触控的交互界面的优点。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种基于三维场景的无线传感器网络交互部署装置，它包括： 

成像装置，用于获取监测区域的平面图； 

绘制模板提供单元，用于利用成像装置获取监测区域的平面图，为场景建模提供绘制模板； 

场景建模单元，在该单元通过数字建模的方式搭建虚拟环境，并在虚拟环境中绘制三维场景； 

WSN要素配置单元，在该单元选取监测区域所需的传感器类型，并对所选取传感器属性进行配置； 

WSN交互部署单元，用于WSN的元素配置及其部署，选取不同的部署方式对WSN部署； 

WSN验证测试单元，用于对虚拟环境中的网络连通性及已部署的WSN的覆盖性验证测试。 

所述WSN验证测试单元包含两个小单元： 

连通测试单元：主要用于对虚拟环境中的网络连通性进行测试； 

覆盖测试单元：主要用于对虚拟环境中的网络覆盖性进行测试。