[发明专利]基于移动中继调度的分块无线传感器网络修复方法

摘要

本发明公开了一种基于移动中继节点调度的分块无线传感器网络修复方法，主要解决现有技术连通成功率低、连通开销大的问题。其实现步骤是1.给任意两个处于不同分块的边界传感器间建立一条边；2.分别计算每条边的权重，并得到连通每条边时移动中继节点的最优位置；3.按权重从小到大的顺序依次添加边，直到整个分块网络连通，记录添加的边和相应的移动中继节点最优位置；4.利用二部图匹配的方法计算得到一个移动中继节点调度方案，使用该方案对各分块网络进行连通。仿真结果表明，在进行分块无线传感器网络的修复时，本发明比现有的其它方法连通成功率高、连通开销小，可用于危险或者有害环境下的无线传感器网络的修复。

主权项

一种基于移动中继节点调度的分块无线传感器网络修复方法MRSC，包括如下步骤：(1)对于一个非连通的无线传感器网络，假定它由n个静态传感器节点s1,s2,...,si,...,sn,i＝1,...,n和N个移动中继节点m1,m2,...,mj,...,mN,j＝1,...,N构成，用这n个静态传感器节点构成一个传感器节点集用这N个移动中继节点构成一个中继节点集M＝{m1,m2,...,mj,...,mN,j＝1,...,N}；(2)将静态传感器节点集中的n个传感器节点分到Y个分块B1,B2,...,Bx,...,BY,x＝1,...,Y,Y≥2中，用每个分块内的传感器节点构成一个可连通的子网，即每个分块内的传感器节点间能相互通信，不同分块间的传感器节点不能通信；用静态传感器节点集中所有边界传感器节点s组成顶点集V，将处于不同分块的边界传感器节点对之间的连线集合作为边集E，构建一个初始无向图G＝(V,E)，其中：E＝{(u,v)|u,v∈V,u,v是分别处于不同分块的边界传感器节点}；(3)估算边集E中的每条边(u,v)的权重w(u,v)；(4)将静态传感器节点集中所有的边界传感器节点s的集合作为顶点集V，将空集作为边集E'，构造一个临时图G'＝(V,E')；(5)令初始时连通全网所需移动中继节点最优位置集(6)对于每个分块，分别建立一条包含该分块内所有边界传感器节点的非闭合路径，在这条路径上这些边界传感器节点一个接一个地连接起来，并将连接这些边界传感器节点的边添加到边集E′中；(7)按权重w(u,v)从小到大的顺序将初始无向图G的边集E中所有的边(u,v)进行升序排列；(8)对于初始无向图G的边集E中已排好序的每条边(u,v)，按从小到大的顺序依次检查临时图G'是否连通：若临时图G'是连通的，则执行到步骤(9)；若临时图G'是非连通的，且在临时图G'中边界传感器节点u与v也是非连通的，则进行下列操作后再执行步骤(9)：利用移动中继节点将临时图G'中的边界传感器节点u与v连通，即E'←E'∪(u,v)，同时得到连通u与v所需的移动中继节点最优位置集Puv，并将连通u与v的移动中继节点最优位置集Puv中的所有位置都添加到连通全网所需移动中继节点最优位置集P中，即P←P∪Puv；(9)将移动中继节点集M和连通全网所需移动中继节点最优位置集P的并集作为顶点集Vb，将移动中继节点集M中的中继节点m与它能移动到的移动中继节点最优位置pl的连线作为边集Eb，构建一个二部图Gb＝(Vb,Eb)，即Vb＝M∪P，Eb＝{(m,pl)|m∈M,pl∈P,m可以移动到移动中继节点最优位置pl}，c(m,pl)是将移动中继节点m移动到移动中继节点最优位置pl的移动开销；(10)移动中继节点集M和连通全网所需移动中继节点最优位置集P是二部图Gb的两个不相交的顶点集，计算二部图Gb的所有最大匹配，得到二部图Gb的最大匹配基(11)判断二部图Gb的最大匹配基数与连通全网所需移动中继节点最优位置集P中的所有位置数|P|是否相等：若说明不存在最优移动中继调度方案，则不进行网络修复；若则分别计算所有的最大匹配的开销，取开销最小的最大匹配，这个最小开销下的最大匹配就是一个最优移动中继节点调度方案，使用该方案进行移动中继节点的移动就可将被分割成块的无线传感器网络重新连通，完成分块无线传感器网络的修复。