[发明专利]室内环境下的智能机器人小车最佳采集点位置选择方法

说明书

本发明公开了一种室内环境下的智能机器人小车最佳采集点位置选择方法，包括：将环境信息全部已知的封闭空间中的地面结构进行栅格化处理，在待监测的各个栅格中心部署固定不动的传感器节点，通过传感器节点感知环境信息，通过智能机器人小车采集传感器节点获取到的环境信息；用图的概念描述具有障碍物的复杂室内环境中传感器节点的监测范围，将智能机器人小车最佳信息采集点位置选择问题映射为求解基数最小的集合覆盖问题，建立0‑1线性规划模型；利用近似算法求解最佳采集点位置选择模型，得到智能机器人小车最佳信息采集点的位置集合。本发明提高了智能机器人小车数据采集的效率，以最少的停靠点收集到环境中所有监测点的信息。

技术领域

本发明涉及线传感器网络与集合覆盖问题领域，尤其涉及一种室内环境下的智能机器人小车最佳采集点位置选择方法。

背景技术

随着传感器技术和无线通信技术的蓬勃发展，微型传感器节点在日常生活中被广泛使用。传感器网络通常采用密集部署传感器的方法来保证数据传输的连通性。通常，传感器节点通过单跳或者多跳的方式将数据传输给sink节点，由sink节点对数据做进一步处理或远程传输给数据中心。对于家庭，办公室，仓库等环境，一般不会设置冗余传感器以保证路由的连通性；同时，传感器的功率过大也不利于延长传感器网络的寿命。因此，如何保证在降低网络部署成本的同时，既要实现对目标环境的感知要求又确保数据信息传输的连通性显得十分重要。

目前，现有的一些基于图论的传感器网络路由方法可以提高信息采集效率，也可以在确保目标覆盖率的前提下降低网络部署成本，但都没有考虑如何通过拓扑矩阵来描述有墙体等阻挡物时的场景。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中传感器网络中的信息采集效率低下的缺陷，提供一种室内环境下的智能机器人小车最佳采集点位置选择方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种室内环境下的智能机器人小车最佳采集点位置选择方法，通过设置在室内环境内的传感器节点和智能机器人小车实现，该方法包括以下步骤：

S-1、将环境信息全部已知的封闭空间中的地面结构进行栅格化处理，在待监测的各个栅格中心部署固定不动的传感器节点，通过传感器节点感知环境信息，每个监测传感器节点中均安装有节点控制程序；智能机器人小车中安装有巡检控制程序及近似算法，通过智能机器人小车采集传感器节点获取到的环境信息；

S-2、用图的概念描述具有障碍物的复杂室内环境中传感器节点的监测范围，将智能机器人小车最佳信息采集点位置选择问题映射为求解基数最小的集合覆盖问题，建立0-1线性规划模型作为最佳采集点位置选择模型；

S-3、利用近似算法求解最佳采集点位置选择模型，得到智能机器人小车最佳信息采集点的位置集合。

进一步地，本发明的步骤S-1中对地面结构进行栅格化处理的方法为：

将环境信息全部已知的封闭空间中的地面结构划分为n个边长为L的正方形小方块区间，其中栅格划分满足r为每个监测传感器节点的圆盘形区域有效数据感知半径；房间中的墙体和阻挡物在图中用加粗的线条表示，被检对象位于栅格中心，用小方框表示。

进一步地，本发明的该方法中还包括控制智能机器人小车运动的方法：

栅格中心为智能机器人小车采集数据时停靠的位置，智能机器人小车能够完成直线前进、后退，90度左转右转，停止的动作。

进一步地，本发明的步骤S-2中的具体方法为：

标记C为所有栅格的集合，C_j表示智能机器人小车位于标号为j的栅格处时能够监测到的监测传感器节点的所在栅格的集合，e_i表示第i个栅格；