[发明专利]一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统。该方法包括获取无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标；根据无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标确定每一无线传感器节点的邻居节点；分别获取每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点；对每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点进行去重处理；将所有无线传感器节点转化为图片；并将所有无线传感器节点的坐标以及所有去重后的交点的坐标映射到图片中像素点的坐标位置；根据映射后的图片确定覆盖空洞区域，并对覆盖空洞区域进行可视化渲染处理；根据可视化渲染处理后的覆盖空洞区域确定覆盖空洞信息。本发明能够降低算法时间复杂度，提高检测准确性，减少漏检率。

技术领域

本发明涉及覆盖空洞检测领域，特别是涉及一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(Wireless SensorNetworks，WSNs)被广泛地应用于农业监测、水源监测、森林防火、海底监测、战场监测等各个方面。WSNs在必需的复杂环境下，通常采用随机部署方式会使得节点分布不均匀、网络中节点能量耗尽死亡、非人为损坏等，进而可能导致覆盖空洞的出现。覆盖空洞的出现不仅仅影响对监测区域感知数据的获取，而且可能造成大量数据集丢失以至于难以达到监测效果，甚至影响到整个WSNs的生命周期。WSNs覆盖空洞难以及时修补，致使空洞逐渐变大，最终会使得整个网络失去作用并对后期工作的进行产生一定的影响。因此覆盖空洞对WSNs的存活带来巨大的挑战，一种快速、精准的空洞检测方法就显得迫切需要了。

近年来，覆盖空洞是WSNs覆盖问题的研究热点，也是该问题的重要评价参数，同时空洞检测是无线传感器网络正常使用的前提和基础保障。针对覆盖空洞检测问题，积累了一定的研究成果，主要是从几何计算、网络拓扑和数学模型等方面思考问题。邹增辉等提出利用贪婪策略计算对区域网格化的方格的可信信息覆盖度，最后使用图像处理方法提取空洞边界。董雨晴提出利用节点之间的连通拓扑图，并计算节点的权重大小去除冗余节点简化拓扑图，通过相对方位角信息找出空洞边界。曹亮提出基于纬度线理论计算最小临界阈值建立数学模型，采用并行计算思想降低时间复杂度以实现空洞检测效果。H.Y.Lao等提出了一种基于孔边界节点(HPNs-CHD)的分布式覆盖孔检测算法，利用感知磁盘模型识别WSN中的HBN节点，再利用概率消息机制检测覆盖漏洞。A.Soundarya等提出了Delaunay三角剖分的算法并与基于虚拟边缘的方法相融合，定位空洞边界，提高覆盖空洞的准确尺寸。王龙提出利用几何方法提出一种基于交点覆盖的空洞检测算法，通过计算交点和交点过滤来确定空洞边界，但在空洞规模上存在漏检率问题。王珍珍提出了基于计算几何理论的分布式覆盖空洞检测算法，利用网络中相邻的三个节点构成的三角形的特性来判断是否存在覆盖空洞。Y.Tian等将监测区域的合作覆盖问题转化为距离关系问题，利用分析节点之间的距离关系来判断监视区域的覆盖范围，通过局部节点的计算和监测区域的覆盖检测确定发现覆盖空洞。RachidBeghdad等提出了一种仅利用节点连通性信息检测无线传感器网络中边界和空洞的分布式解决方案，节点判断自身的节点位置属性。虽然研究学者们提出系列解决方案，但是上述方案均具有一定的局限性。因此，亟需一种方法可以在复杂环境、网络通信、算法复杂度等方面性能表现均衡的检测算法。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统，降低算法时间复杂度，提高检测准确性，减少漏检率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，包括：

获取无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标；所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的属性信息相同；所述属性信息包括感知半径、通信半径和网络通信协议；所述通信半径为2倍的感知半径；

根据所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标确定每一无线传感器节点的邻居节点；所述邻居节点与该无线传感器节点的欧式距离不大于通信半径；