[发明专利]一种工业传感器网络基于节点定位的毒气边界检测方法

权利要求书

1.一种工业传感器网络基于节点定位的毒气边界检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)：DeGas_AnchorNode广播信息包，DeGas_AnchorNode在传感器网络中以泛洪的方式向其邻居节点广播包含自身坐标信息的数据分组，包括{坐标(x，y)，最小跳数hop，节点号ID，状态指示}，其中最小跳数hop初始化为0；接收节点记录下每个到达的信标节点分组，并只保存具有最小跳数的分组，之后将最小跳数加1，转发给自己的邻居节点，通过这个阶段，传感器网络中的所有节点都能够记录下到每个DeGas_AnchorNode的最小跳数分组信息；DeGas_AnchorNode指的是用于毒气检测的信标节点；

2)计算DeGas_AnchorNodes之间的平均每跳距离DPH，DeGas_AnchorNode广播DPH并在传感器网络中传播:首先让所有的DeGas_AnchorNode将自己的DPH广播给非DeGas_AnchorNode邻居，由DeGas_AnchorNode的DeGas_UnknownNode邻居节点在整个网络中传播DPH包；DeGas_UnknownNode指的是用于毒气检测的未知节点；

计算DeGas_AnchorNodes之间的平均每跳距离DPH，包括：

每个DeGas_AnchorNode节点根据步骤1)中收集的其他DeGas_Anchors节点的坐标信息和最小跳数，计算其自身在传感器网络中的平均每跳距离DPH，计算方法如下：

设任意两个DeGas_AnchorNode的坐标分别为(x_i,y_i)，(x_j,y_j)，则DeGas_AnchorNodes之间的平均每跳距离为：

其中，hops表示跳数总和；

3)计算DeGas_UnknownNode的坐标，包括：当未知节点接收到DPH后，把这个值当作自身在传感器网络中的每跳距离来使用，结合步骤1)记录的到每个DeGas_AnchorNode的最小跳数，即可计算出到每个信标节点的距离，当未知节点得到三个信标节点的坐标后，通过Trilateration三边测量算法计算出未知节点的坐标；

4)确定内、外边界节点，过程如下：

首先把节点分为处于气体内部的和处于气体外部的，其次获取每一个处于气体内部的节点的邻居节点，若其邻居节点有处于气体外部的节点，则该节点为外边界节点，同理，获取处于气体外部的节点的邻居节点，若其邻居节点有处于气体内部的节点，则该节点为内边界节点；

5)采用GG平面化算法对毒气监测网络拓扑结构平面化；

6)构建外边界区域；包括：

(6-1)、在步骤4)所确定的内、外边界节点中取出一个外边界节点A和一个内边界节点B，并且该外边界节点和内边界节点是邻居；

(6-2)、获得外边界节点A的所有邻居节点C₁C₂C₃C₄…C_n，把邻居节点是步骤(6-1)所选取的外边界节点、内边界节点以及不属于内、外边界节点的情况全部排除；

(6-3)、以外边界节点A为一个角的顶角，顶角与步骤(6-1)取出的内边界节点B和任意一个邻居节点C_i，C_i∈C₁C₂C₃C₄…C_n组成的边为角的两边，首先计算两边向量的叉乘即若所得叉乘大于零，算出cos∠BAC值，cos∠BAC值最大的那个邻居节点即为所找的节点；否则，若所得叉乘小于零，算出cos∠BAC值，cos∠BAC值最小的那个邻居节点即为所找的邻居节点；

(6-4)、以步骤(6-3)中所找的邻居节点为中心节点C，获取该邻居节点的所有邻居节点D₁D₂D₃D₄…D_n，把D₁D₂D₃D₄…D_n中是步骤(6-1)中所选取的外边界节点、内边界节点以及不属于内、外边界节点的情况全部排除；

(6-5)、以该中心节点C为一个角的顶角，顶角与步骤(6-1)取出的内边界节点B和中心节点C的任意一个邻居节点D_i，D_i∈D₁D₂D₃D₄…D_n组成的边为角的两边，首先计算两边向量的叉乘若所得叉乘大于零，得出cos∠BCD值，cos∠BCD值最大的那个邻居节点即为所找的节点；否则，若所得叉乘小于零，计算cos∠BCD值，cos∠BCD值最小的那个邻居节点即为所找的邻居节点；

(6-6)、重复步骤(6-4)和(6-5)，直到把所有符合条件的节点找出来，并把找到的节点依次连接起来，所得区域即为外边界区域；

7)计算外边界区域面积。