[发明专利]一种位置受限的太阳能杀虫灯节点部署方法

说明书

本发明公开了一种位置受限的太阳能杀虫灯节点部署方法，包括：将边界不规则的监测区域离散化为网格点，基于所述网格点构建区域网格点集；提取区域网格点集中的网格点，根据预定在田埂上的候选位置，构建网络节点；提取区域网格点集中的网格点，围绕所述网络节点构建覆盖网格点集；构建覆盖网格点集的覆盖率和重叠率计算模型，获取网络节点构建方案；基于网络节点构建方案，对边界不规则的监测区域进行太阳能杀虫灯节点部署。本发明以所构建覆盖网格点集的覆盖率最大、重叠率最小为目标，获取网络节点构建方案的过程中，起始于边界不规则区域的独立边界，利用近似算法进行求解，具有较快的寻优收敛速度，能够快速并且精准的获得最优部署方案。

技术领域

本发明涉及一种位置受限的太阳能杀虫灯节点部署方法，属于节点部署技术领域。

背景技术

太阳能杀虫灯在农业趋光性害虫受灯光引诱并接触金属网时释放高压脉冲电流杀灭害虫害，可有效减少施用农药造成的环境污染和食品安全问题。随着“精准农业”和“智能农业”的快速发展，以及农业信息化需求的不断增长，无线传感器网络技术已广泛应用于农情信息采集、农业装备智能控制等方面。无线传感器网络技术适用于大规模部署和区域监测，可以很容易地与太阳能杀虫灯结合，形成一种新型的农业物联网-太阳能杀虫灯物联网。利用该技术不仅可以大大提高植保人员在虫情监测上的工作效率，而且还可以实现对太阳能杀虫灯节点之间工作状态的监测。

然而，现有的杀虫灯部署方法主要由工程安装人员根据现场地形和杀虫灯有效作用范围进行确定，这将会出现了以下3个问题：1)因部分杀虫灯工作范围重叠而造成资源浪费；2)因部分区域无法得到杀虫灯有效工作范围的覆盖使得害虫有隙可乘，为虫害爆发埋下了隐患；3)无法根据区域内种植的异构作物(如种植了玉米、小麦等不同种类作物)对杀虫灯不同部署密度进行差异化部署。同时，为了最小化对农业生产的影响和日常维护成本，杀虫灯还需要尽量被布置在田埂上，而对于存在水体的区域则需要采用闭环部署方式。因此，为实现以最低维护成本完成对农田区域的全覆盖，确保病虫害监测和防治效果，需要构建由若干杀虫灯组成的杀虫灯网络。

网络覆盖质量作为构建杀虫灯网络的最根本前提，直接影响到感知设备从客观环境中获取物理信息的能力。对于杀虫灯网络中节点空间地理位置的优化，不仅可以提高网络覆盖率，还能够提升网络连通性、可靠性和能效性等诸多方面的性能。但是，由于农田复杂的地形地貌，传统的节点部署策略无法直接应用，导致节点部署成本增大，因而需要针对此类特殊的应用需求，设计相应的节点部署策略。

节点部署策略一般分为两类：一类是确定性节点部署，主要通过协作覆盖模型完成目标区域的部署；另一类是随机性节点部署，主要是通过在监测区域内随机地部署一些杀虫灯节点，以完成目标区域的覆盖。由于杀虫灯的节点部署问题是NP(non-deterministic polynomial，非确定性多项式)难，目前国内外已经提出了很多种基于不同优化策略的节点部署策略，如基于蚁群算法的节点部署策略、基于人工蜂群的节点部署策略和基于遗传算法的节点部署策略等，但都不同程度地存在收敛速度慢且不易出现可行解的技术缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种位置受限的太阳能杀虫灯节点部署方法，以解决现有技术中的网络节点部署策略未考虑农田的边界具有不规则性以及太阳能杀虫灯的部署位置具有约束性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种位置受限的太阳能杀虫灯节点部署方法，包括如下步骤：

将边界不规则的监测区域离散化为网格点，基于所述网格点构建区域网格点集；

提取区域网格点集中的网格点，根据预定在田埂上的候选位置，构建网络节点；

提取区域网格点集中的网格点，围绕所述网络节点构建覆盖网格点集，所述覆盖网格点集中的网格点与网络节点的欧式距离不大于预设距离；

构建覆盖网格点集的覆盖率和重叠率计算模型；