[发明专利]权衡丢包率和传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法

说明书

一种权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法，将监测区域划分为多个大小相同的正方形网格，移动传感节点从初始位置开始，选择当前网格的邻居网格中心作为下一个时刻的位置，并建立权衡丢包率和传输时延的移动传感节点路径选择优化模型；采用修改的细菌觅食方法求解该优化模型，获得移动传感节点的最优移动路径；移动传感节点沿着所计算的最优移动路径感知数据，从而能全覆盖监测区域。本发明通过移动传感节点的位置、数据存储容量和传输数据时间等信息，能寻找一条全覆盖整个监测区域的最优移动路径，从而降低了数据丢包率和数据传输时延。

技术领域

本发明涉及无线传感网领域，尤其涉及的是权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法。

背景技术

无线传感网作为一种有效的解决方案被应用在环境感知、军事安全和工业控制等多个领域。在传统的静态无线传感网中，节点在指定的监测区域内随机或人工部署，且节点的能量、通信范围和感知范围都有限。由于监测区域面积大、节点数量多、部署范围广，且静态无线传感网存在位置固定、覆盖范围有限等问题，因此需要考虑传感节点的移动，即移动无线传感网(mobile wireless sensor networks，MWSNs)。在MWSNs中，利用移动传感节点进行数据收集。移动传感节点移动到每个监测位置感知数据，从而达到利用小量的移动传感节点移动感知整个监测区域。

在移动传感网中，将传感节点安装到具有灵活机动能力的无人机上，在监测区域上空飞行，并感知监测区域，是一种低成本的覆盖解决方案，也是一种稀疏移动无线传感网。稀疏移动无线传感网需要实现移动传感节点移动覆盖整个监测区域，因此需要研究移动传感节点的移动路径选择问题。目前部分学者侧重于移动传感节点的路径选择研究，如张启瑞等人根据无人机视界范围内的环境信息建立栅格化运动模型，采用A*方法获得无人机移动路径。丁家如等人对无人机航线路径进行威胁建模，定量描述路径上的威胁区域，利用改进人工势场法获得足够平滑的移动路径。Zhao M等人提出了一种由传感器层、簇头层和移动收集器组成的三层框架。移动收集器在监测区域内移动，移动轨迹规划采用分治法，递归地确定路径上的转折点，实现了一种高效的移动数据采集方案。Kaswan A等人将监测区域中的每个移动传感节点分配一个唯一的ID作为其停留位置，找到移动传感节点潜在的移动位置，并利用贪婪方法从这些潜在的移动位置中选择最优的停止位置，最终构建其最优路径。但是很多方法都没有考虑稀疏网络环境中监测区域的高效全覆盖问题和移动传感节点的数据存储空间溢出、溢出的数据包被丢弃和数据传输时延变大等问题。

总之，在需要全覆盖监测区域的稀疏无线传感网下，低效率的移动传感节点路径选择方法会导致丢包率和数据传输时延的增加。

发明内容

为解决稀疏无线传感网的区域感知全覆盖问题，本发明提供了一种权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法。该方法通过移动传感节点的位置、数据存储容量和传输数据时间等信息，提供一条全覆盖整个监测区域的最优移动路径方案，从而降低数据丢包率和数据传输时延。

本发明采用如下技术方案实现：

一种权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法，包括以下步骤：