[发明专利]一种提高移动传感器网络覆盖率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动传感器网络技术领域，具体涉及一种提供移动传感器网络覆盖率的方法。 

背景技术

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）的基本作用是监测环境、发现和定位环境中的目标。由于传感器节点价格低廉，可广泛应用于数字战场监控、国防安全、医疗保健、环境监测等领域。每个传感器节点都有感知范围和通信范围，节点能感知到感知范围内的环境信息并且能与通信范围内的其它节点相互通信。部署节点对监测区域的覆盖程度是评价无线传感器网络性能的重要指标。节点的位置变化影响覆盖、通信能耗和信息处理。无线传感器网络具有分布式计算的特点，一些节点组成簇，每个簇选举一个簇首节点，簇首节点具有计算能力强并且能量更大的特点，簇内的节点可以通过单跳或多跳的方式与簇首节点通信，所有簇的簇首节点与基站进行通信。对于未知监测区域，通常采用随机的方式部署节点（如飞机空撒），但是随机部署一般不能达到覆盖要求，存在覆盖空洞。移动节点通过一定移动策略调整自身位置，可以弥补覆盖空洞，提高覆盖率。 

目前不少学者对移动传感网络的移动策略进行了研究。一种虚拟力方法（virtual force algorithm,VFA），根据两个节点间的距离计算节点受到的“引力”和“斥力”，使节点间距离达到指定的阈值，从而达到节点均匀部署的目的，但是该方法在网络重复覆盖和均匀覆盖上存在很多不足；基于局部虚拟力的无线传感器网络覆盖增强方法，构造了节点与节点、移动节点与目标区域边界之间的相互作用力，但该方法存在局部极大覆盖的情况；结合虚拟力方法和粒子群方法出现了一种新的智能方法虚拟力直接协同进化粒子群优化（VFCPSO），该方法将节点看作粒子，经过粒子速度和位置的不断更新迭代，得到覆盖率高的一组节点，其中利用虚拟力来指导粒子位置的更新，以期更快地收敛到最优解，但是该方法进化的多样性较差，速度较慢；一种未覆盖区域探索的启发式方法（uncovered region exploration algorithm,UREA），该方法通过计算节点周围附近邻域内未覆盖区域，指导节点向未覆盖区域移动，该方法比虚拟力方法更充分地利用了周围节点的信息，所以能更高效地提高网络覆盖率，而且在实际应用中还能减少通信开销，从而节省能耗，但是该方法的计算速度仍然较慢。 

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种提高移动传感器网络覆盖率的方法。 

本发明的技术方案是： 

一种提高移动传感器网络覆盖率的方法，所基于的移动传感器网络，包括多个异构移动 传感器节点，移动传感器网络中各移动传感器节点有特定的感知半径和通信半径，并可以获得其自身位置； 

该方法包括以下步骤： 

步骤1：对连续的移动传感器网络监视区域进行网格化处理，并在该网格化的监视区域中随机的分配各个移动传感器节点，获得各个移动传感器节点的初始位置； 

步骤2：根据各移动传感器节点的感知半径和覆盖空洞计算移动传感器网络的覆盖率； 

步骤3：采用覆盖空洞导向分布式差分进化方法确定提高移动传感器网络覆盖率的策略，即确定各个传感器节点要移动的动置； 

步骤3.1：将各移动传感器节点映射为种群中的个体，种群中的个体的位置即各传感器节点的位置； 

步骤3.2：构建传感器节点的覆盖空洞导向分布式差分进化模型；