[发明专利]有向移动传感器网络三维空间路径自主部署方法

说明书

本发明提供了一种有向移动传感器网络三维空间路径自主部署方法，该方法首次提出了适用于有向移动传感器网络三维空间的自主覆盖部署，通过构建节点之间、节点与目标路径之间、节点与目标方向之间的虚拟作用力，将有向移动传感器网络节点的协同自主部署过程转化为节点在虚拟力场中受虚拟力作用而自主移动、自主转动的过程。本发明解决了现有技术中有向移动传感器网络无法在三维空间进行路径覆盖部署的问题。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种三维环境下有向传感器网络路径覆盖的实现方法，具体来说就是一种有向传感器网络三维空间路径自主部署方法。

背景技术

近年来，无线传感器网络由于其高度的学科交叉性和广泛的应用前景受到世界各地学术界和工业界的高度关注，已成为当前IT领域新兴的前沿热点。根据采用的传感器节点类型，无线传感器网络可分为很多种，例如，若节点带有摄像装置，具有视频采集功能，则称之为视频传感器网络；若带有移动装置，则称为移动传感器网络；若组成网络的传感器节点的感知范围与方向相关，则称为有向传感器网络。在目标监测问题上，有向传感器在覆盖侧重和能耗使用方面，与传统的全向传感器相比更加具有优势。从实际应用的角度来看，目前常见的传感器类型，如图像、红外、声波等均具有方向性，由此可见有向传感器网络更加接近实用。

有向传感器网络节点加装了自主移动装置，就构成了有向移动传感器网络，例如用于军事、农业、灾难救援中的空中视频传感器网络，其节点是一架带有摄像头的微小型飞行器，由于能够组网协同飞行，从而能够根据实际环境，更及时准确地获取目标区域的信息。

针对各类无线传感器网络，节点的部署和覆盖控制问题一直是研究的热点问题。常用的节点部署方法主要分为随机部署、人工部署和自主部署三类。在随机部署方式中，节点被一次性随机抛撒在监测区域内；在人工部署方式中，需要人工手动布设每一个节点；自主部署是指初始时节点被随机布撒，但由于节点自身带有移动装置能够自主移动，会按着一定的部署策略通过自主移动完成部署。

对于自主部署而言，由于节点的资源受限，通信范围和感知范围都十分有限，因此，自主部署算法的好坏会对监测区域覆盖产生重要影响。良好的自主部署算法应当尽可能避免重叠覆盖、尽可能减少覆盖漏洞，部署过程中尽可能避免节点之间的相互干扰(如碰撞)。

研究表明，现有的自主部署算法主要是针对特定目标区域进行区域覆盖，且主要集中在二维平面部署，如何实现有向移动传感器网络对三维空间特定路径的覆盖部署，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题在于提供一种有向传感器网络三维空间路径自主部署方法，解决了现有技术中有向移动传感器网络无法在三维空间进行路径覆盖部署的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式中提供一种有向移动传感器网络三维空间路径自主部署方法，包括：S1：当前节点获得需要部署到的目标路径的位置信息，以及当前节点的有向传感器需要指向的目标点的位置信息；S2：计算当前节点与邻居节点之间的邻居虚拟力；S3：计算当前节点与目标路径之间的目标路径虚拟引力；S4：计算当前节点所受到的邻居虚拟力和目标路径虚拟引力的合力；S5：当前节点沿合力方向移动一个单位步长；S6：计算当前节点的有向传感器方向与目标方向之间的角度偏差；S7：调整当前节点的有向传感器的方向，使当前节点的有向传感器方向指向目标方向，返回步骤S2继续执行，直到当前节点部署到目标路径上。

由以上本发明具体实施方式提供的技术方案可知，有向传感器网络三维空间路径自主部署方法至少具有以下优点或特点：实现了有向移动传感器网络对三维空间特定路径的覆盖部署，且可以很好地避免在三维空间覆盖部署中出现重叠覆盖或者覆盖漏洞的问题。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明