[发明专利]一种视频传感器网络多移动目标监测优化方法

摘要

一种基于贪心计算的视频传感器网络多移动目标监测优化方法，通过建立移动监测节点集合，根据每个移动目标被覆盖的视频传感器节点数量计算出该时刻多移动目标的覆盖质量，接着设计了一种线性预测移动目标下一时刻位置方法，从而确定监测节点集合。对每个监测节点通过将自身可以覆盖的目标信息广播给通信范围内的其余监测节点来维护一张覆盖旋转角度表，最后基于贪心计算决策监测节点，监测节点按照覆盖旋转角度表旋转，并统计共旋转的角度。该发明能够有效地提高多移动目标的覆盖质量，达到实时覆盖的要求，通过贪心计算能够在满足覆盖要求的前提下使视频传感器节点旋转角度之和最小，从而减少视频传感器网络的能量消耗。

主权项

一种视频传感器网络多移动目标监测优化方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：(1)在监测区域内随机部署多个视频传感器节点，给视频传感器节点进行编号S＝{Sj|j＝1,2,…n}；(2)监测移动目标(2.1)对新监测到的移动目标进行编号，并加入到移动目标集合T＝{Ti|i＝1,2,…}中；(2.2)计算该时刻多移动目标的覆盖质量其中Ki表示第i个移动目标被K个视频传感器节点覆盖，判断某时刻移动目标i的实际位置Ti是否被视频传感器节点Sj覆盖的方法是：且向量的方向位于表示获得监测节点Sj指向移动目标Ti的向量的模，即向量绝对距离；(3)预测移动目标的下一刻位置(3.1)根据每个移动目标的前两个轨迹点线性预测下一个时刻的位置Pi<Xi，Yi>，移动目标i前两个轨迹点是Ti,t‑1<Xi,t‑1，Yi,t‑1>和Ti,t<Xi,t，Yi,t>，Ti,t‑1表示移动目标Ti在t‑1时刻的位置，假设在时间间隔Δt内目标i从点Ti,t<Xi,t，Yi,t>到Pi<Xi，Yi>以速度V做匀速直线运动，计算得到Ti,tPi所在的直线方程：结合计算得到移动目标i的预测位置Pi<Xi，Yi>其中Yi＝k(Xi‑Xi,t)+Yi,t(3.2)根据预测位置确定所有移动目标的可覆盖区和监测节点集合Tr＝{Trj|j＝1,2,…m}，所有距离Ti不大于视频传感器节点感知半径R的点所构成的圆形区域，称为可覆盖区，位于可覆盖区内的视频传感器节点称为监测节点Tr；(4)监测节点维护一张覆盖旋转角度表(4.1)每个监测节点维护一张覆盖旋转角度表，覆盖旋转角度表包括“监测节点S_ID”、“移动目标T_ID”、“需要旋转的角度A”、“是否选择”共四项；(4.2)每个监测节点根据自身的感知方向角θj计算出覆盖到移动目标预测位置需要旋转的角度A，将信息添加到覆盖旋转角度表中；根据监测节点Sj位置和预测位置Pi计算向量的方向角di，计算监测节点的感知方向角θj与di的逆时针夹角angle，如果angle小于π，监测节点j需要旋转的角度A＝‑angle+α/2，否则A＝2π‑angle‑α/2；(4.3)广播覆盖旋转角度表给通信范围内的其余监测节点；(4.4)监测节点收到其他监测节点的覆盖旋转角度表后与自己的表进行比较，如果一致则丢弃，如果含有没有的覆盖信息，则添加进覆盖旋转角度表中，并广播更新好的表，直至所有监测节点停止广播；(4.5)每个监测节点对自己的覆盖旋转角度表按照移动目标T_ID进行排序，T_ID一致时按照需要旋转的角度|A|进行从小到大排序，|A|表示取角度的绝对值；(5)基于贪心计算决策监测节点旋转(5.1)对覆盖旋转角度表中每个移动目标依次循环选择监测节点；(5.2)对每个不同的移动目标，选择需要旋转的角度|A|最小的监测节点；(5.3)不同的移动目标，选择不同的监测节点，如果同时有监测节点Sj被选中，则监测节点Sj选择|A|较小的目标进行覆盖；(5.4)更新覆盖旋转角度表中记录，更新表中选中的监测节点Sj对应的“是否选择”项为是，删除已选的监测节点的其他记录；(5.5)循环以上步骤直到覆盖旋转角度表中没有未选择的记录；(6)监测节点按照覆盖旋转角度表旋转(6.1)每个选中的监测节点Sj按照需要旋转的角度A进行旋转，如果A是正数，则顺时针旋转；如果A是负数，则逆时针旋转，旋转感知方向至(θj+A)mod2π，其中mod算子表示实数取余数；(6.2)统计监测节点覆盖移动目标的预测位置总共旋转的角度；(6.3)等待一个时间步长后转到步骤(2)重新计算，直至监测结束。