[发明专利]一种用于异构传感器网络的节点冗余检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的判断异构无线传感器网络内节点冗余的方法,属于传感器网络中节点调度的领域,特别涉及一种用于在保证K覆盖率的情况下，使用邻居节点的分类情况来实现异构无线传感器网络节点调度方法。 

  

背景技术

无线传感器网络是随着微机电系统和无线通信技术的发展而出现的一种新型网络，近两年来，无线传感器网络得到了专家广泛的关注和研究。一般来说，无线传感器网络是由大量部署在监测区域内的廉价、微型的传感器节点组成，通过无线通信方式形成多跳自组织的网络系统，能够协同地感知、采集和处理网络监测区域中的对象信息，并把监测到的信息发送给观察者。 

由于成本和体积等各种因素的限制，单个传感器节点的电池容量往往有限。此外，由于传感器节点数量多、分布范围广，而且部署区域的环境复杂，有些区域甚至是人员不能到达的，因而对节点电池进行替换以及补充节点能源都是不可行的。所以如何在单个节点能量受限、生存时间较短的情况下延长整个网络系统的生存时间是无线传感器网络设计中的一个重要挑战。 

为了在不影响网络的性能的情况下延长整个网络的生存期，通常使用的方法是在部署的时候就加大节点的数量，然后再通过对节点进行调度，利用冗余判断法则来关闭冗余节点，减少能量消耗，达到提高服务质量并延长网络寿命的目的。 

 在设计节点调度算法时的主要目标有: 

(1) 能量有效性：在不影响网络的服务质量的前提下要延长网络的生存期就必须使尽可能少的节点处于工作状态。

(2) 覆盖性：在网络覆盖上如何确保每个目标区域都至少在一个传感器节点的感知范围内; 

(3) 连通性：节点调度算法应保证监测区域的覆盖及该区域的活动节点是连通的，从而保证数据信息的及时传输。

这些问题的解决能够使整个传感器网络以最小的能量代价来监测目标，从而达到延长网络生存期的目的。 

无线传感器网络根据节点传感半径是否相同可以分为同构网络和异构网络。 

目前，对于无线传感器网络的研究大多数都集中在对同构的网络上，即网络内所有的节点资源都是一样的，研究的节点类型相对比较单一，在而在实际的传感器网络配置和应用中，由于监测区域的形状等，往往异构网络能取得更好的效果。所以本文主要介绍了一种异构传感器网络中节点冗余的判断方法。 

发明内容

    技术问题：本发明的目的是提出一种用于异构传感器网络的节点冗余检测方 

法，判断异构网络中冗余节点，从而有效的提高网络的生存周期。

技术方案：针对传统的同构网络中覆盖节点的调度方法，本发明提出了一中异构无线传感器网络中的节点冗余判断的方法。该方法是在有两种感应距离的传感器网络中，将邻居节点按节点位置分为三类，按不同的冗余法则进行判定，从而判断节点是否可以休眠。同时，也对传统的冗余判断流程做出了改变，达到防止覆盖盲点出现的目的。 

本发明的用于异构传感器网络的节点冗余检测方法，根据有效邻居节点与节点的位置关系，将其余的有效邻居节点分为三种， 

类型1：节点 为节点的有效邻居节点，且，，此时我们把作为第一类邻居节点，记为；其中S(a)与S(b)分别为节点a和节点b的感知范围面积，ra和rb分别为节点a和节点b的感知半径，d(a,b)是指节点a和节点b之间的几何距离；满足指定的网络覆盖率邻居节点个数要满足条件，其中为指定的网络覆盖率；

类型2：节点满足，即且；此时我们把作为第二类邻居节点，记为，根据几何计算，在这种情况下，中心角为；两圆相交的阴影部分面积为；在这种情况下，计算可知满足指定的覆盖率的邻居节点的个数为；

类型3：节点满足，此时把作为第三类邻居节点，记为；相交部分面积为；需满足指定覆盖率的邻居节点个数为；

冗余节点判断：

a)第一类邻居节点个数的数目至少为，第二类邻居节点与第三类邻居节点的数目至少为或者；

b)；

c)；

如果能满足上述三项任意一项，则节点为冗余节点，可以关闭；

判断冗余阶段的具体步骤：

    Step1：对于初始化完毕的节点，按照节点初始能量按从小到大排序，能量低的节点先进行冗余评估；