[发明专利]一种海洋监测物联网三维空间探测节点的部署方法

权利要求书

1.一种海洋监测物联网三维空间探测节点的部署方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在海洋三维空间中构建最优全覆盖截顶正八面体模型来定点投放物联网的探测节点，形成三维水声通信网络；

S2、采用三视图投影法，对覆盖模型在海洋环境中的覆盖空洞进行检测，包括以下步骤：

S201：首先，将探测节点的感知区域抽象为一个以自己位置为球心，以R_s为半径的球体，其中R_s是节点的感知半径；对节点v来说，N(v)表示节点v的一跳邻节点；节点v及其一跳邻节点的感知球体共同形成感知区域，如果找出所有对该感知区域边界有贡献的节点u_i的集合B(v)，其中u_i∈N(v)，那么B(v)将可以将节点v的感知球的区域覆盖，完成节点v处的局部覆盖；

S202：求解对节点v及其所有一跳邻节点的感知球体共同形成的感知区域边界有贡献的节点集B(v)问题，转化为求解三个投影平面YOZ、XOZ、XOY上对节点v及其所有一跳邻节点感知球体形成的投影区域边界有贡献的邻节点集B_x(v)、B_y(v)、B_z(v)；采用三视图投影法，投影后三个投影平面YOZ、XOZ、XOY的信息可以共同反映出三维空间的节点之间及节点对应覆盖球体之间的位置关系；再由B(v)＝B_x(v)∪B_y(v)∪B_z(v)得到节点v的B(v)，即对于必有其覆盖球体Q(v)在某一投影面上的投影圆C(v)对Q(N(v))的投影区域边界有贡献，建立节点v处的局部覆盖模型；

S203：运用S201的方法求出三维水声通信网络中每个节点的B(.)，然后从中心节点开始广播B(.)，确定全网的连通覆盖集；选取算法开始节点s，实施如下步骤：

S2031:s节点将包含B(s)的消息广播给N(s)，等待N(s)广播来的含有s标记的数据包，收到后节点s加入覆盖集，否则结束算法；

S2032:N(s)中节点若已收到过包含B(s)的数据包，结束算法，否则检查自己是否属于B(s)；若属于B(s)，继续下一步，否则结束算法；

S2033:N(s)中节点将自己替换为s，返回第S2032步，直至不能执行；

S3、针对所检测出来的覆盖空洞，进行定点增投物联网的探测节点；同时，运用Voronoi单元划分方法去除冗余节点。

2.根据权利要求1所述的一种海洋监测物联网三维空间探测节点的部署方法，其特征在于，S1包括以下步骤：

S101：设探测节点的感知半径为R_s；以探测节点为圆心，得到感知球体，建立内接感知球体的截顶正八面体模型，并作为填充三维空间的基础覆盖单元；

S102：将一个位置固定的基础覆盖单元拼接若干其他基础覆盖单元，形成三维覆盖模型，三维覆盖模型的外形适配待覆盖的三维区域；

S103：以一个基础覆盖单元为中心，其最多拼接六个一跳邻基础覆盖单元，对应的六个探测节点为中心探测节点的转发集，转发集既负责区域探测，又负责中心探测节点的数据转发。

3.根据权利要求1所述的一种海洋监测物联网三维空间探测节点的部署方法，其特征在于，S3包括以下步骤：

S301:对覆盖空洞定点增投探测节点；

S302:运用Voronoi单元划分方法去除冗余覆盖节点，优化连通集：

S3021:以G\u表示从全部节点集合G中删除任一节点u的剩余节点集合，以G\u中的节点划分Voronoi单元，若以G\u中的节点为球心，Rs为半径的球体能将对应的Voronoi单元一一覆盖，可以判定u为冗余节点；识别完G中所有冗余节点后，再按邻节点中是否含有冗余节点将冗余节点划分为依赖冗余节点和独立冗余节点；

S3022:对独立冗余节点可以直接从G中删除，再对依赖冗余节点集求解其最大独立集MIS，将在MIS中的冗余节点从G中删除，得到精简后的连通覆盖集。