[发明专利]一种面向管道系统的无线传感器网络的三维部署方法

摘要

本发明涉及一种面向管道系统的无线传感器网络的三维部署方法，属无线传感器网络设计应用技术领域，其特征在于包括以下步骤：(1)收集获得管道空间结构参数和传感器节点参数；(2)计算传感器节点的感知半径Rs与管道半径Rp的比值Rs/Rp；(3)计算相邻传感器节点间的距离ds；(4)计算所需传感器节点数Ns；(5)计算传感器节点的三维坐标；(6)按照确定的部署方式部署传感器节点。本发明可根据管道的空间结构特征优化节点部署，可方便地计算出管道上传感器节点的坐标位置，使其所需传感器节点数更少，具有算法简单、实现方便、经济实用的特点。

主权项

一种面向管道系统的无线传感器网络的三维部署方法，其特征在于包括以下步骤：(1)收集获得管道空间结构参数和传感器节点参数：收集获得的管道空间结构参数包括：管道半径Rp、管道长度L；收集获得的传感器节点参数包括：单个传感器节点的感知半径Rs；(2)计算传感器节点的感知半径Rs与管道半径Rp的比值Rs/Rp：根据感知半径Rs与管道半径Rp计算其比值Rs/Rp；(3)计算相邻传感器节点间的距离ds：根据感知半径Rs与管道半径Rp的比值Rs/Rp，按下列方式进行计算确定：当Rs/Rp>=2时，相邻传感器节点间的距离当2>Rs/Rp>=2]]>时，相邻传感器节点间的距离ds=|SnSn-2|=2Rs2-Rp2;]]>当2>Rs/Rp>=1]]>时，相邻传感器节点间的距离ds=|Sn-2Sn-5|=2Rs2-9/16*Rp2;]]>(4)计算所需传感器节点数Ns：根据感知半径Rs与管道半径Rp的比值Rs/Rp，以及与管道长度L之间的关系，按下列方式进行计算确定：当Rs/Rp>=2时，所需传感器节点数当2>Rs/Rp>=2]]>时，所需传感器节点数当2>Rs/Rp>=1]]>时，所需传感器节点数(5)计算传感器节点的三维坐标：传感器节点坐标用Ns×3矩阵P表示；其中：P[Ns][0]为X轴坐标；      P[Ns][1]为Y轴坐标；      P[Ns][2]为Z轴坐标；根据感知半径Rs与管道半径Rp的比值Rs/Rp，以及与相邻传感器节点间的距离ds之间的关系，按下列方式进行计算确定：①当Rs/Rp>=2时：传感器节点编号i为奇数的传感器节点的X轴坐标为0，即P[i‑1][0]=0；传感器节点编号i为偶数的传感器节点的X轴坐标为2Rp，即P[i‑1][0]=2Rp；无论节点编号i为奇数或偶数，其传感器节点的Y轴坐标为0，即P[i‑1][1]=0；传感器节点的Z轴坐标为（i‑1）×ds/2，即P[i‑1][2]=（i‑1）×ds/2；②当2>Rs/Rp>=2]]>时：传感器节点编号i为奇数的传感器节点的X轴坐标为0，即P[i‑1][0]=0；传感器节点编号i为偶数的传感器节点的X轴坐标为2Rp，即P[i‑1][0]=2Rp；无论节点编号i为奇数或偶数，其传感器节点的Y轴坐标为0，即P[i‑1][1]=0；传感器节点编号i为奇数的传感器节点的Z轴坐标为（i‑1）×ds/2，即P[i‑1][2]=（i‑1）×ds/2；传感器节点编号i为偶数的传感器节点的Z轴坐标为（i‑2）×ds/2，即P[i‑1][2]=（i‑2）×ds/2；③当2>Rs/Rp>=1]]>时：传感器节点编号i为3的倍数时，传感器节点的X轴坐标为0，即p[i‑1][0]=0；传感器节点的Y轴坐标为0，即p[i‑1][1]=0；传感器节点的Z轴坐标为(int（i/3）‑1)×ds，即p[i‑1][2]=(int（i/3）‑1)×ds；传感器节点编号i为偶数时，传感器节点的X轴坐标为1.5×Rp，即P[i‑1][0]=1.5×Rp；传感器节点的Y轴坐标为即p[i-1][1]=-3Rp/(25);]]>传感器节点的Z轴坐标为int（i/3）×ds，即p[i‑1][2]=int（i/3）×ds；传感器节点编号i为其它编号时，传感器节点的X轴坐标为1.5Rp，即p[i‑1][0]=1.5Rp；传感器节点的Y轴坐标为即p[i-1][1]=3Rp/(25);]]>传感器节点的Z轴坐标分别为int（i/3）×ds，即p[i‑1][2]=int（i/3）×ds；(6)按照确定的部署方式部署传感器节点：在管道系统中，无线传感器节点部署在管道侧壁上，根据感知半径Rs与管道半径Rp的比值Rs/Rp，以及与相邻传感器节点间的距离ds和管道长度L之间的关系，计算出所需传感器节点数和传感器节点的三维坐标，按照计算的传感器节点的三维坐标来部署传感器节点即可。