[发明专利]基于睡眠调度和覆盖补偿的覆盖保持方法

摘要

本发明公开了一种基于睡眠调度和覆盖补偿的覆盖保持方法，具体在调度机制中同时采用了睡眠调度和覆盖补偿两种方法，从而达到了能量高效利用和保持覆盖率的双重目标。首先节点通过估计自身冗余度和剩余能量判断是否需要周围的邻居节点向其移动；在这其中首次提出了绝对冗余节点和相对冗余节点的概念；之后邻居节点判断自身是否具有移动到目标位置的能力；通过采用能量模型进行能量预测的方式达到准确判断节点的移动能力，进而达到了保持覆盖率的目标，之后又采取睡眠调度机制，避免冗余节点能量的浪费，达到高效率利用能量的目标。

主权项

1.一种基于睡眠调度和覆盖补偿的覆盖保持方法，具体包括如下步骤：S1.确定邻居节点数：节点广播HELLO消息给周围节点，节点记录接受到的不同的HELLO消息的数目从而得到其本身的邻居节点数N；S2.估计节点冗余度：利用邻居节点数N得到节点冗余度的期望值为：当E(η_N)≥α时认为是绝对冗余节点，当1-α＜E(η_N)＜勭时为相对冗余节点,0≤E(η_N)≤1-α时为非冗余节点，其中，α为预先设定的阈值；S3.估计节点经过信息交换阶段之后的剩余能量：发送机每传1bit信息消耗能量：E_elec-te，接收机每接收1bit信息消耗能量：E_elec-re，且有E_elec-te=E_elec-re；每传输1bit信息通过单位距离发送端放大器需消耗的能量:E_amp，发送端发送k bits信息到距离d的接收端需消耗的能量为：E_elec-te*k+E_amp*k*d²，接收端接收k bits信息消耗能量为：E_elec-re*k；具有m个邻居节点的节点需要在信息交换过程中消耗的能量为：(E_elec-te*k+E_amp*k*d2)*m+(E_elec-re*k)*m在信息交换过程之后具有m个邻居节点的节点的剩余能量为：E_est1=E1-(E_elec-te*k+E_amp*k*d²)*m-(E_elec-re*k)*m，其中，E1为信息交换前的节点的实时能量；S4.发现潜在的死亡节点：如果节点能量满足：则为潜在的死亡节点，其中，为一个时间段内消耗的平均能量；S5.节点信息交换：每个节点将包含其本身的冗余度信息和是否为潜在的死亡节点的信息广播给其所有的邻居节点；S6.非潜在死亡节点估计其是否可以移动到潜在的死亡节点的位置，具体过程如下：决定是否需要对将死亡节点引起的覆盖面积的丢失采取补偿动作：如果潜在死亡节点是绝对冗余节点，则不需采取任何行动；如果潜在死亡节点的所有邻居节点均为非冗余节点，则无法采取任何行动；其他情况下通过移动节点减少潜在死亡节点引起的覆盖损失；非潜在死亡节点自判断是否具有移动到潜在死亡节点位置的能量：在所有非潜在死亡节点中去掉非冗余节点；估计移动消耗的能量：节点距离将死亡节点的距离为h，则移动要消耗的能量为：E_move*h，其中，E_move为移动单位距离消耗的能量；估计信息交换消耗的能量：所有可移动节点移动前要进行信息交换，此过程消耗能量为：(E_elec-te*k+E_amp*k*d²)*L+(E_elec-re*k)*L,L为进行信息交换的节点的数目，k为信息的bit,d为信息传送的距离；若节点移动，估计节点在移动后的剩余能量：E_est2=E2一(E_elec-te*k+E_amp*k-d²)*L-(E_elec-re*k)*L-E_move*h，其中，h为移动到目标位置的距离，E2为移动前的节点的实时能量；判断节点是否具有移动的能量：要求移动节点到底新位置后至少工作x个时间段，若节点能量满足：则此节点具有移动到目标位置的能量，否则，不具有此能力，其中，x为预先设定的阈值；S7.决定移动节点：根据如下规则在所有可移动的节点中选择最佳节点：若在可移动节点中存在绝对冗余节点，根据目标距离判断，移动目标距离最小的绝对冗余节点；若存在多个绝对冗余节点的目标距离相等且均为最小，则再根据剩余能量E_est2的大小判断，选择剩余能量最大的节点；若在可移动节点中只有相对冗余节点，则根据相对冗余节点的移动距离进行选择，相对冗余节点移动的距离为相对冗余节点的最大可移动距离，所述最大可移动距离是指在不影响覆盖区域的条件下节点可移动的最大距离，根据最大可移动距离确定相对冗余节点移动的目标位置；比较相对冗余节点的最大可移动距离，移动最大可移动距离最小的相对冗余节点，若存在多个相对冗余节点的最大可移动距离相等且均为最小，则再根据剩余能量E_est2的大小判断，选择剩余能量最大的节点。S8.对剩余绝对冗余节点采用睡眠调度机制：在节点移动到目标位置后，将绝对冗余节点状态改变为睡眠。