[发明专利]一种解决异构网络感知态势均匀问题的分布式方法

说明书

本发明提供一种解决异构网络感知态势均匀问题的分布式方法，属于传感器网络技术领域。本发明首先构建网络场景和研究模型，定义网络模型的感知率、平均移动距离、双向通信距离及双向通信邻居、最高无效冗余度、本地密集度，并评估本地密集度；然后优化算法调度策略，进行“双重激励”合力与步长拆分；最后对节点位置进行更新。该方法在稳定的短移动距离下，能够高效地提高异构网络的感知率与节约能耗，并且无论是同构还是异构网络，本发明方法在网络拓扑重构与连通性能双方面的表现皆优于同类算法。

技术领域

本发明涉及一种传感器网络感知态势性能优化的技术，属于传感器网络技术领域。

背景技术

无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)通常在监测区域内随机抛撒，随机方式在提高应用灵活性的同时，也留下一些技术问题：如待监测区域极易留存空洞，不能满足监测区域的感知态势要求；节点自身性能差异或负荷不均，也会使得组网能力降低，引发数据通信的不对称。因此，按需移动部分节点到合适的位置，成为继高成本的追加布撒之外，无额外资源介入的一种有效的本地化补偿策略。

异构网络中，传统虚拟力相关的节点移动策略忽略了异构差异引发的双向“通信断裂”问题，而仅以全场景通信能力的理想假设进行保守解决，这将导致节点移动后连通性弱，组网能力较差。同时以寻优为目标的智能算法精度较高，但中心式方法也伴随着较高的计算复杂度，较少分布式算法可以解决此问题。

现有技术存在的技术问题是：异构传感器网络随机部署极易导致节点在检测区域分布不均以及节点间难以双向通信。传统密集度算法过度依赖节点个数而忽略对节点铺散程度的考量，缺乏全局评估的准确性，且得出的结论不适用于异构场景。传统虚拟力算法易导致局部最优以及前期节点铺散慢的问题。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种解决异构网络感知态势均匀问题的分布式方法。

本发明的技术方案：

一种解决异构网络感知态势均匀问题的分布式方法，步骤如下：

步骤一、网络场景及其研究模型的构建；

步骤二、本地密集度的相关定义及评估；

步骤三、将节点所受虚拟力分为以距离为激励和以本地密集度为激励的两类虚拟力，实现算法调度策略的优化；

步骤四、“双重激励”合力与步长拆分；

步骤五、节点位置更新。

进一步的，步骤一具体过程为：

监测区域DetectArea内的N个传感器节点构成网络Sensor＝{Sensor_i|i＝1,2,…,N}，传感器节点Sensor_i的感知半径Rs_i与通信半径Rc_i均有异构属性，即Rs_i∈[R_min,R_max]，且存在Rc_i＝2Rs_i，其中，R_min与R_max表示感知半径的最大、最小限值；传感器节点均采用布尔感知模型，具有移动能力的Sensor_i能够通过接收的信号强度指示RSSI信息获取自身位置；网络模型定义如下：

(1)感知率

给定面积为S的监测区域DetectArea中，网络Sensor中所有节点感应能力形成的感知范围区域的并集S'的面积占比，为该网络对监测区域DetectArea的感知率，记为：

(2)平均移动距离