[发明专利]一种无线传感器网络中的孤点检测方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络中的孤点检测方法，其首先对无线传感器网络中的所有节点进行分类；然后获取每一类的节点合并集，该节点合并集由一类中的所有节点与该类从其余类接收到的节点集合组成；接着通过获取每一类的节点合并集的孤点集、孤点集的最小支撑集、对应的补充集，获取每一类欲向除自身外的其余类的每一类发送的节点集合，进而确定每一类是否向除自身外的其余类的每一类发送节点集合，如果不存在任意一类向另一类发送过节点集合，则结束孤点检测过程，确定任意一类对应的节点合并集的孤点集中包含的所有节点为孤点；本发明方法实现简单，并能够在无线传感器网络内部完成，且计算复杂度低、耗电量较少。

主权项

一种无线传感器网络中的孤点检测方法，其特征在于包括以下步骤：①将无线传感器网络中的所有节点分为K类，将第i类中的所有节点构成的集合记为Li，其中，K∈[2,N]，N表示无线传感器网络中的节点的数量，1≤i≤K；②将当前待处理的第i类定义为当前类，其中，i的初始值为1；③令Rj,i表示当前类从第j类接收到的节点集合，如果当前类未从第j类接收到过节点集合则Rj,i为空集；然后获取当前类对应的节点合并集，记为Pi，再获取Pi的孤点集、Pi的孤点集的最小支撑集、Pi对除当前类外的其余类各自对应的节点合并集的补充集，将Pi的孤点集记为Ai，将Pi的孤点集Ai的最小支撑集记为Si，将Pi对第j类对应的节点合并集Pj的补充集记为Ci,j；其中，1≤j≤K,j≠i，“∪”为并集运算符号；所述的步骤③中Ai的获取过程为：a1、假设Pi中包含的节点的总数量为ni，其中，ni≥3；a2、将Pi中当前待处理的节点定义为当前节点；a3、假设当前节点为Pi中的第u个节点，并记为pu，其中，1≤u≤ni，u的初始值为1；a4、计算当前节点与Pi中除当前节点外的每个节点之间的欧氏距离，将当前节点与Pi中的第v个节点pv之间的欧氏距离记为duv，其中，1≤v≤ni,v≠u，表示pu在x轴的坐标位置，表示pv在x轴的坐标位置，表示pu在y轴的坐标位置，表示pv在y轴的坐标位置；a5、获取当前节点与Pi中除当前节点外的所有节点之间的欧氏距离中的最小欧氏距离值，记为min_du；a6、将Pi中下一个待处理理的节点作为当前节点，然后返回步骤a3继续执行，直至Pi中的所有节点处理完毕，得到Pi中的每个节点对应的最小欧氏距离值；a7、将Pi中的所有节点的最小欧氏距离值按从大到小的顺序排列，构成最小欧氏距离顺序序列，记为Q1[Pi]，然后将Q1[Pi]中前mi个最小欧氏距离值对应的mi个节点构成Pi的孤点集，记为Ai，其中，mi<ni；所述的步骤③中Si的获取过程为：b1、将Q1[Pi]中当前待处理的第mi+t个最小欧氏距离值定义为当前最小欧氏距离值，然后计算Ai中包含的所有节点对应的最小欧氏距离值的和值，记为其中，1≤t≤ni‑mi，t的初始值为1；b2、计算与当前最小欧氏距离值的和值，记为b3、令t＝t+1，然后将Q1[Pi]中下一个待处理的最小欧氏距离值作为当前最小欧氏距离值，然后返回步骤b2继续执行，直至t＝ni‑mi+1时执行步骤b4；b4、从中获取最小值，将该最小值对应的mi+1个节点构成的集合作为Pi的孤点集Ai的最小支撑集，记为Si，其中，表示与Q1[Pi]中的第mi+1个最小欧氏距离值的和值，表示与Q1[Pi]中的第mi+2个最小欧氏距离值的和值，表示与Q1[Pi]中的第ni个最小欧氏距离值的和值，为集合中的包含于符号；所述的步骤③中Ci,j的获取过程为：c1、计算Ai、Si与Rj,i的并集，记为Pi'，Pi'＝Ai∪Si∪Rj,i，假设Pi'中包含的节点的总数量为ni'，其中，“∪”为并集运算符号，ni'≥2；c2、将Pi'中当前待处理的节点定义为当前节点；c3、假设当前节点为Pi'中的第u个节点，并记为pu'，其中，1≤u≤ni'，u的初始值为1；c4、计算当前节点与Pi'中除当前节点外的每个节点之间的欧氏距离，将当前节点与Pi'中的第v个节点pv'之间的欧氏距离记为duv'，其中，1≤v≤ni',v≠u，表示pu'在x轴的坐标位置，表示pv'在x轴的坐标位置，表示pu'在y轴的坐标位置，表示pv'在y轴的坐标位置；c5、获取当前节点与Pi'中除当前节点外的所有节点之间的欧氏距离中的最小欧氏距离值，记为min_du'；c6、将Pi'中下一个待处理理的节点作为当前节点，然后返回步骤c3继续执行，直至Pi'中的所有节点处理完毕，得到Pi'中的每个节点对应的最小欧氏距离值；c7、将Pi'中的所有节点的最小欧氏距离值按从大到小的顺序排列，构成最小欧氏距离顺序序列，记为Q2[Pi']，然后将Q2[Pi']中前mi个最小欧氏距离值对应的mi个节点构成Pi'的孤点集，记为Ai'，其中，mi<ni'；c8、将Q2[Pi']中当前待处理的第mi+t个最小欧氏距离值定义为当前最小欧氏距离值，然后计算Ai'中包含的所有节点对应的最小欧氏距离值的和值，记为其中，1≤t≤ni'‑mi，t的初始值为1；c9、计算与当前最小欧氏距离值的和值，记为c10、令t＝t+1，然后将Q2[Pi']中下一个待处理的最小欧氏距离值作为当前最小欧氏距离值，然后返回步骤c9继续执行，直至t＝ni'‑mi+1时执行步骤c11；c11、从中获取最小值，将该最小值对应的mi+1个节点构成的集合作为Pi'的孤点集Ai'的最小支撑集，记为Si'，其中，表示与Q2[Pi']中的第mi+1个最小欧氏距离值的和值，表示与Q2[Pi']中的第mi+2个最小欧氏距离值的和值，表示与Q2[Pi']中的第ni'个最小欧氏距离值的和值，为集合中的包含于符号；c12、将Si'作为Pi对第j类对应的节点合并集Pj的补充集，记为Ci,j；④获取当前类欲向除当前类外的其余类的每一类发送的节点集合，将当前类欲向第j类发送的节点集合记为Ri,j，Ri,j中不包含当前类从其余类接收到的节点集合中的任一节点，Ri,j＝Ai∪Si∪Ci,j‑Rj,i，其中，1≤j≤K,j≠i；⑤对于任意第j类，判断Ri,j是否为空集，如果为空集，则确定当前类不向第j类发送节点集合Ri,j；如果不为空集，则确定当前类向第j类发送节点集合Ri,j，其中，1≤j≤K,j≠i；在确定完当前类是否向除当前类外的其余类的每一类发送节点集合，并完成发送后，继续执行步骤⑥；⑥令i＝i+1，将下一个待处理的类作为当前类，然后返回步骤③继续执行，直至所有类处理完毕后再执行步骤⑦，其中，i＝i+1中的“＝”为赋值符号；⑦如果K类中存在任意一类向另一类发送过节点集合，则令i＝1，然后返回步骤②继续执行；如果K类中不存在任意一类向另一类发送过节点集合，则结束孤点检测过程，确定任意一类对应的节点合并集的孤点集中包含的所有节点为孤点。