[发明专利]一种混合传感网中基于最少空洞数栅栏的栅栏修补方法

权利要求书

1.一种混合传感网中基于最少空洞数栅栏的栅栏修补方法，其特征在于，该方法包括在混合传感网中查找最少空洞数栅栏：

在监测区域中引入两个代表区域边界的虚拟节点φ₀和φ₁，假设φ₀表示监测区域最左侧，即x＝0，φ₁表示监测区域的最右侧，即x＝LL为监测区域的宽度；构造一个有向图G(V，E)，在有向图G中，V包括了所有的传感器节点；每两个节点间连线e_ij都有一个权重ω(e_ij)，该权重值表示节点v_i和节点v_j之间空洞个数，边集E的具体构造方式如下：

对于所有传感器节点，不包括表示边界的两个虚拟节点，权值ω(e_ij)可表示如下：

其中，dist(v_i,v_j)表示节点v_i与v_j的距离，R_s为节点的感知区域半径，有其中，x_i为第i个移动节点，x_j为第j个移动节点，当ω(e)＝0时，即这两节点间没有覆盖空洞；

将两个虚拟节点φ₀和φ₁加入到前面的二分图G(V,E)中，构造一个新的二分图，其中V'＝V∪φ₀∪φ₁；对于v_i∈V,1≤i≤N，有

对于虚拟节点权重ω(e_ij)可表示如下：

根据以上公式确定任意两节点间存在的空洞数，即完成了二分图G'(V',E')的初始化过程；由于任意两节点连线上的权值表示的是两节点间的空洞数，那么寻找最少空洞数栅栏转化为寻找监测区域最左侧φ₀到最右侧φ₁间的最短路径，这里说的最短即权值最小，因此我们将图论中求最短路径引入，查找最少空洞数栅栏，图论中最短路径算法得到的最短路径即所寻找的最少空洞数栅栏。

2.根据权利要求1的混合传感网中基于最少空洞数栅栏的栅栏修补方法，其特征在于，所述方法还包括确定混合传感网中栅栏中空洞位置：

对于最少空洞数栅栏上的任意两个相邻的传感器节点，由于它们之间的空洞数为ω(e)，对第k个空洞h_k(x,y)，其位置表示如下：

h_k(x,y)＝(x_i+k×Δx,y_i+k×Δy)k∈[1,w(e)]，

其中ω(e)为最少空洞数栅栏上的任意两个相邻的传感器节点之间的空洞数，根据以上两式确定出需修补栅栏中所有的空洞位置。

3.根据权利要求1的混合传感网中基于最少空洞数栅栏的栅栏修补方法，其特征在于，所述方法还包括寻找空洞与移动节点的最优匹配，减少所有移动节点的移动距离和：

利用节点的移动性，移动部分传感器节点去修补栅栏中的空洞，因此调节移动节点去修补某一个或多个空洞问题等同于空洞与移动节点间最优匹配的问题，最优匹配即要求找到使所有移动节点移动距离最小，假设所有的移动节点表示为

X＝{x₁,...,x_M}

栅栏中覆盖空洞表示为

Y＝{y₁,...,y_H}

对于由所有移动性节点与覆盖空洞组成的二分图G(V，E)，V＝X∪Y并且其中边集E＝{e_ij,i∈X,j∈Y}，对于每一条边e_ij表示移动节点x_i与覆盖空洞y_j的连线都有一个权值，用于表示移动节点移动到空洞位置进行空洞修补所需要移动的距离。