專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域，尤其是一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
·近年來，隨著微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanismsystem,簡稱 MEMS)、無線通信、信息網(wǎng)絡(luò)與集成電路等技術(shù)的迅速發(fā)展，新興的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensornetworks,簡稱WSN)應(yīng)運(yùn)而生。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)一般都具備數(shù)據(jù)處理和通信能力，并通過無線鏈路或直接或間接地將收集到的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)指令中心(sink)，這種協(xié)作分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種自然組織結(jié)構(gòu)，就是在各傳感器節(jié)點(diǎn)間以無線多跳方式組成一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)，集成了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、入式技術(shù)及傳感器技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與真實(shí)的物理世界融合在一起，同時(shí)深刻改變了人與自然的交互方式。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的的覆蓋控制問題，可以看作是在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量、無線網(wǎng)絡(luò)通信帶寬、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算處理能力等資源普遍受限情況下，通過網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)放置以及路由選擇等手段，最終使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種資源得到優(yōu)化分配，進(jìn)而使感知、監(jiān)視、傳感、通信等各種服務(wù)質(zhì)量得到改善，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，如何根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境需要，對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同級別的覆蓋控制就成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)基本但亟待解決的問題，給定一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，覆蓋控制也可以一般性地總結(jié)為通過各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)作而達(dá)到對監(jiān)視區(qū)域的不同管理或感應(yīng)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了能夠克服上述中存在的問題，提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，其覆蓋能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)連通性強(qiáng)、較長的能量有效性以及精確的算法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，具體步驟如下a.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照節(jié)點(diǎn)不同的配置方式進(jìn)行覆蓋控制分類，將其按照配置方式分為(I)確定性覆蓋根據(jù)預(yù)先配置的節(jié)點(diǎn)位置確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淝闆r或增加關(guān)鍵區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)密度；(2)隨機(jī)覆蓋在網(wǎng)絡(luò)情況不能預(yù)先確定且多數(shù)確定性覆蓋模型會給網(wǎng)絡(luò)帶來對稱性與周期性特征，從而掩蓋了某些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)際特性；b.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照不同的應(yīng)用屬性進(jìn)行覆蓋控制分類，將其應(yīng)用屬性分為(I)節(jié)能覆蓋由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)自身體積較小、電池能量資源有限，為了保證大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下傳感器節(jié)點(diǎn)能量的有效使用，采用輪換活躍休眠節(jié)點(diǎn)的覆蓋方式；(2)柵欄覆蓋找出連接出發(fā)位置和離開位置的一條或多條路徑進(jìn)行對不同模型提供不同的傳感監(jiān)視質(zhì)量，可以根據(jù)目標(biāo)穿越無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)所采用模型的不同；(3)連通性覆蓋；(4)目標(biāo)定位覆蓋；c.無線傳感器覆蓋控制后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法來進(jìn)行對傳感器節(jié)點(diǎn)配置，其具體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法為基于網(wǎng)格的覆蓋定位傳感器配置算法；基于輪換活躍休眠節(jié)點(diǎn)的覆蓋協(xié)議的算法；基于最壞與最佳情況覆蓋的算法；基于暴露穿越的算法；基于圓周覆蓋的算法；基于連通傳感器覆蓋的算法。a中確定性覆蓋分為確定性區(qū)域的點(diǎn)覆蓋是指已知節(jié)點(diǎn)位置的無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 要完成目標(biāo)區(qū)域或目標(biāo)點(diǎn)的覆蓋；基于網(wǎng)格的目標(biāo)覆蓋是指當(dāng)?shù)乩憝h(huán)境情況預(yù)先確定時(shí)，使用二維(也可以為三維)的網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建模，并選擇在合適的格點(diǎn)配置傳感器節(jié)點(diǎn)來完成區(qū)域/目標(biāo)的覆蓋；確定性網(wǎng)絡(luò)路徑的目標(biāo)覆蓋是考慮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)位置已知情況。a中隨機(jī)覆蓋分為隨機(jī)節(jié)點(diǎn)覆蓋和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。b中柵欄覆蓋分為最壞與最佳情況覆蓋和暴露穿越。b中連通性覆蓋分為活躍節(jié)點(diǎn)集連通覆蓋是針對采用活躍節(jié)點(diǎn)集輪換機(jī)制的情況；連通路徑覆蓋是考慮通過選擇可能的連通傳感器節(jié)點(diǎn)路徑來得到最大化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果O本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，采用配置方式和相關(guān)應(yīng)用屬性兩種分類控制方法，有助于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量的有效控制、感知服務(wù)質(zhì)量的提高和整體生存時(shí)間的延長；采用多種算法，能夠提高覆蓋能力、提高網(wǎng)絡(luò)的連通性、能量的有效性、提高算法精確性、算法復(fù)雜性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制協(xié)議和算法分類的示意圖；圖2是本發(fā)明的區(qū)域完全覆蓋的示意圖；圖3是本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的盲點(diǎn)的示意圖；圖4是本發(fā)明的應(yīng)用圖和網(wǎng)格三角形的示意圖；圖5是本發(fā)明的傳感器節(jié)點(diǎn)S圓周的覆蓋情況的示意圖；圖6是本發(fā)明的連通傳感器覆蓋的貪婪算法的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖I所示的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，具體步驟如下
a.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照節(jié)點(diǎn)不同的配置方式進(jìn)行覆蓋控制分類，將其按照配置方式分為(1)確定性覆蓋確定性區(qū)域的點(diǎn)覆蓋、基于網(wǎng)格的目標(biāo)覆蓋和確定性網(wǎng)絡(luò)路徑的目標(biāo)覆蓋；(2)隨機(jī)覆蓋隨機(jī)節(jié)點(diǎn)覆蓋和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋；b.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照不同的應(yīng)用屬性進(jìn)行覆蓋控制分類，將其應(yīng)用屬性分為(I)節(jié)能覆蓋采用輪換活躍休眠節(jié)點(diǎn)的覆蓋方式；(2)柵欄覆蓋最壞與最佳情況覆蓋和暴露穿越；(3)連通性覆蓋活躍節(jié)點(diǎn)集連通覆蓋；連通路徑覆蓋；(4)目標(biāo)定位覆蓋；c.無線傳感器覆蓋控制后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法來進(jìn)行對傳感器節(jié)點(diǎn)配置，其具體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法為如圖2所示，基于網(wǎng)格的覆蓋定位傳感器配置算法是基于網(wǎng)格的目標(biāo)覆蓋類型中的一種，同時(shí)也屬于目標(biāo)定位覆蓋的內(nèi)容，考慮網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)以及目標(biāo)點(diǎn)都采用網(wǎng)格形式配置，傳感器節(jié)點(diǎn)采用0/1覆蓋模型，并使用能量矢量來表示格點(diǎn)的覆蓋.如圖 2所示，網(wǎng)絡(luò)中的各格點(diǎn)都可至少被一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所覆蓋(即該點(diǎn)能量矢量中至少一位為1)，此時(shí)區(qū)域達(dá)到了完全覆蓋.例如，格點(diǎn)位置8的能量矢量為(0，0，1，1，0，0).在網(wǎng)絡(luò)資源受限而無法達(dá)到格點(diǎn)完全識別時(shí)，就需要考慮如何提高定位精度的問題.而錯(cuò)誤距離是衡量位置精度的一個(gè)最直接的標(biāo)準(zhǔn)，錯(cuò)誤距離越小，則覆蓋識別結(jié)果越優(yōu)化；基于輪換活躍休眠節(jié)點(diǎn)的覆蓋協(xié)議的算法采用輪換活躍和休眠節(jié)點(diǎn)的覆蓋控制協(xié)議可以有效延長網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，協(xié)議采用節(jié)點(diǎn)輪換周期工作機(jī)制，每個(gè)周期由一個(gè)self-scheduling階段和一個(gè)working階段組成·在self-scheduling階段各節(jié)點(diǎn)首先向傳感半徑內(nèi)鄰居節(jié)點(diǎn)廣播通告消息，其中包括節(jié)點(diǎn)ID和位置(若傳感半徑不同則包括發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳感半徑)，節(jié)點(diǎn)檢查自身傳感任務(wù)是否可由鄰居節(jié)點(diǎn)完成，可替代的節(jié)點(diǎn)返回一條狀態(tài)通告消息，之后進(jìn)入“休眠狀態(tài)”，需要繼續(xù)工作的節(jié)點(diǎn)執(zhí)行傳感任務(wù).在判斷節(jié)點(diǎn)是否可以休眠時(shí)，如果相鄰節(jié)點(diǎn)同時(shí)檢查到自身的傳感任務(wù)可由對方完成并同時(shí)進(jìn)入“休眠狀態(tài)”，就會出現(xiàn)如圖3所示的“盲點(diǎn)”，在圖(a)中，節(jié)點(diǎn)e和f的整個(gè)傳感區(qū)域都可以被相鄰的鄰居節(jié)點(diǎn)代替覆蓋，e和f節(jié)點(diǎn)滿足進(jìn)入“休眠狀態(tài)”條件之后，將關(guān)閉自身節(jié)點(diǎn)的傳感單元進(jìn)入“休眠狀態(tài)”，但這時(shí)就出現(xiàn)了不能被WSN檢測的區(qū)域即網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)“盲點(diǎn)”，如圖3(b)所示.為了避免這種情況的發(fā)生，節(jié)點(diǎn)在self-scheduling階段檢查之前執(zhí)行一個(gè)退避機(jī)制每個(gè)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的Td時(shí)間之后再開始檢查工作.此外，退避時(shí)間還可以根據(jù)周圍節(jié)點(diǎn)密度而計(jì)算，這樣就可以有效地控制網(wǎng)絡(luò)“活躍”節(jié)點(diǎn)的密度.為了進(jìn)一步避免“盲點(diǎn)”的出現(xiàn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入“休眠狀態(tài)”之前還將等待Tw時(shí)間來監(jiān)聽鄰居節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)更新.該協(xié)議是作為LEACH分簇協(xié)議的一個(gè)擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)的，有關(guān)仿真結(jié)果證明WSN的平均網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間較LEACH分簇協(xié)議延長了 I. 7倍；基于最壞與最佳情況覆蓋的算法同時(shí)屬于確定性網(wǎng)絡(luò)路徑/目標(biāo)覆蓋和柵欄覆蓋類型，算法考慮如何對穿越網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)或其所在路徑上各點(diǎn)進(jìn)行感應(yīng)與追蹤，體現(xiàn)了一種網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性質(zhì)，“最大突破路徑(maximal breach path) ”和“最大支撐路徑(maximalsupport path)”，分別使得路徑上的點(diǎn)到周圍最近傳感器的最小距離最大化以及最大距離最小化.顯然，這兩種路徑分別代表了 WSN最壞(不被檢測概率最小)和最佳(被發(fā)現(xiàn)的概率最大)的覆蓋情況.文中分別采用計(jì)算幾何中的Voronoi圖與Delaunay三角形來完成最大突破路徑和最大支撐路徑的構(gòu)造和查找.其中，Voronoi圖是由所有Delaunay三角形邊上的垂直平分線形成；而Delaunay三角形的各頂點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)，并滿足子三角形外接圓中不含其他節(jié)點(diǎn)，如圖4所示，由于VOTonoi圖中的線段具有到最近的傳感器節(jié)點(diǎn)距離最大的性質(zhì)，因此最大突破路徑一定是由VOTonoi圖中的線段組成.最大突破路徑查找過程如下(I)基于各節(jié)點(diǎn)的位置產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)VOTonoi圖；(2)給每一條邊賦予一個(gè)權(quán)重來代表到最近傳感器節(jié)點(diǎn)的距離；(3)在最小和最大的權(quán)重之間執(zhí)行二進(jìn)制查找算法每一步操作之前給出一個(gè)參考權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)，然后進(jìn)行寬度優(yōu)先查找(breadth-first-search),檢查是否存在一條從S到D的路徑，滿足路徑上線段的權(quán)重都比參考權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)要大.如果路徑存在，則增加參考權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)來縮小路徑可選擇的線段數(shù)目，否則就降低參考權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)；(4)最后得到一條從S到D的路徑，也就是最大突破路徑，圖4中用Pmax—braac;h表不，類似地，由于Delaunay三角形是由所有到最近傳感器節(jié)點(diǎn)距離最短的線段組成，因此最大支撐路徑必然由Delaunay三角形的線段構(gòu)成.給每一條邊賦予一個(gè)權(quán)重來代表路徑上所有到周圍最近傳感器節(jié)點(diǎn)的最大距離，查找算法同上.圖4中用Pmax supptjrt表示了算法執(zhí)行后得到的一條最大支撐路徑?；诒┞兜乃惴ㄍ瑫r(shí)屬于隨機(jī)節(jié)點(diǎn)覆蓋和柵欄覆蓋的類型.如前所述，“目標(biāo)暴 露(target exposure) ”覆蓋模型同時(shí)考慮時(shí)間因素和節(jié)點(diǎn)對于目標(biāo)的“感應(yīng)強(qiáng)度”因素，更為符合實(shí)際環(huán)境中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)由于穿越網(wǎng)絡(luò)時(shí)間增加而“感應(yīng)強(qiáng)度”累加值增大的情況.節(jié)點(diǎn)s的傳感模型定義為其中P為目標(biāo)點(diǎn)，正常數(shù)λ和K均為網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗(yàn)參數(shù).最小暴露路徑代表了 WSN最壞的覆蓋情況，而一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沿著路徑P (t)在時(shí)間間隔[ti，t2]內(nèi)經(jīng)過WSN監(jiān)視區(qū)域的暴露路徑在文獻(xiàn)[11]中被定義為E(Pit)JlJ2) = I/(F,_p(/))-!2^* .其中I (F，p(t))代表了在傳感區(qū)域F中沿著路徑P (t)運(yùn)動(dòng)時(shí)被相應(yīng)傳感器(有最近距離傳感器和全部傳感器兩種)感應(yīng)的效果，我們提出了一種數(shù)值計(jì)算的近似方法來找到連續(xù)的最小暴露路徑首先，將傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并假設(shè)暴露路徑只能由網(wǎng)格的邊與對角線組成；之后，為每條線段賦予一定的暴露路徑權(quán)重；最后，執(zhí)行Djikstra算法得到近似的最小暴露路徑；基于圓周覆蓋的算法將隨機(jī)節(jié)點(diǎn)覆蓋類型的圓周覆蓋歸納為決策問題目標(biāo)區(qū)域中配置一組傳感器節(jié)點(diǎn)，看看該區(qū)域能否滿足k覆蓋，即目標(biāo)區(qū)域中每個(gè)點(diǎn)都至少被k個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋.我們考慮每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域的圓周重疊情況，進(jìn)而根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)信息來確定是否一個(gè)給定傳感器的圓周被完全覆蓋，如圖5所示，該算法可以用分布式方式實(shí)現(xiàn)傳感器S首先確定圓周被鄰居節(jié)點(diǎn)覆蓋的情況，如圖5(a)所示，3段圓周
, [b,
c]，[d，π]分別被S的3個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)所覆蓋.再將結(jié)果按照升序順序記錄在
區(qū)間，如圖5(b)所示，這樣就可以得到節(jié)點(diǎn)S的圓周覆蓋情況
段為1，[b，a]段為2，[a,
d]段為1，[d，c]段為2，[c，π]段為I.文獻(xiàn)[24]給出證明“傳感器節(jié)點(diǎn)圓周被充分覆蓋等價(jià)于整個(gè)區(qū)域被充分覆蓋” ·每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)收集本地信息來進(jìn)行本節(jié)點(diǎn)圓周覆蓋判斷，并且該算法還可以進(jìn)一步擴(kuò)展到不規(guī)則的傳感區(qū)域中使用；基于連通傳感器覆蓋的算法通過選擇連通的傳感器節(jié)點(diǎn)路徑來得到最大化的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果，該算法同時(shí)屬于連通性覆蓋中的連通路徑覆蓋以及確定性區(qū)域/點(diǎn)覆蓋類型.當(dāng)指令中心向WSN發(fā)送一個(gè)感應(yīng)區(qū)域查詢消息時(shí)，連通傳感器覆蓋的目標(biāo)是選擇最小的連通傳感器節(jié)點(diǎn)集合并充分覆蓋WSN區(qū)域.文獻(xiàn)[16]分別設(shè)計(jì)了集中與分布式兩種貪婪算法.假設(shè)已選擇的傳感器節(jié)點(diǎn)集為M，剩余與M有相交傳感區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)稱為候選節(jié)點(diǎn)。集中式算法初始節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇構(gòu)成M之后，在所有從初始節(jié)點(diǎn)集合出發(fā)到候選節(jié)點(diǎn)的路徑中選擇一條可以覆蓋更多未覆蓋子區(qū)域的路徑.將該路徑經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)加入M，算法繼續(xù)執(zhí)行直到網(wǎng)絡(luò)查詢區(qū)域可以完全被更新后的M所覆蓋。圖6表示了該貪婪算法執(zhí)行的方式.在圖6(a)中，貪婪算法會選擇路徑P2得到圖6(b)，這是由于在所有備選路徑中選擇C3和C4組成的路徑P2可以覆蓋更多未覆蓋子區(qū)域，連通傳感器覆蓋的分布式貪婪算法執(zhí)行過程是首先從M中最新加入的候選節(jié)點(diǎn)開始執(zhí)行，在一定范圍內(nèi)廣播候選路徑查找消息(CPS);收到CPS消息的節(jié)點(diǎn)判斷自身是否為候選節(jié)點(diǎn)，如果是，則單播方式返回發(fā)起者一個(gè)候選路徑響應(yīng)消息(CPR);發(fā)起者選擇可以最大化增加覆蓋區(qū)域的候選路徑；更新各參數(shù)，算法繼續(xù)執(zhí)行，直到網(wǎng)絡(luò)查詢區(qū)域可完全被更新后的M所覆蓋。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與真實(shí)的物理世界融合在一起，極大地提高了人們認(rèn)識和改造世界的能力，而網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制作為WSN實(shí)施過程中的一個(gè)基本問題， 反映了網(wǎng)絡(luò)所能提供的“感知”服務(wù)質(zhì)量.本文立足于WSN的覆蓋控制問題，對近年來提出的各種覆蓋控制問題的新思想和代表性研究成果進(jìn)行歸納并加以介紹，隨后結(jié)合WSN覆蓋控制評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較性總結(jié)，進(jìn)而深入分析了目前WSN覆蓋控制亟待解決的問題，并展望了其未來可能的發(fā)展方向以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，其特征是具體步驟如下 a.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照節(jié)點(diǎn)不同的配置方式進(jìn)行覆蓋控制分類，將其按照配置方式分為 (1)確定性覆蓋根據(jù)預(yù)先配置的節(jié)點(diǎn)位置確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淝闆r或增加關(guān)鍵區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)密度； (2)隨機(jī)覆蓋在網(wǎng)絡(luò)情況不能預(yù)先確定且多數(shù)確定性覆蓋模型會給網(wǎng)絡(luò)帶來對稱性與周期性特征，從而掩蓋了某些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膶?shí)際特性； b.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照不同的應(yīng)用屬性進(jìn)行覆蓋控制分類，將其應(yīng)用屬性分為 (1)節(jié)能覆蓋采用輪換活躍休眠節(jié)點(diǎn)的覆蓋方式； (2)柵欄覆蓋找出連接出發(fā)位置和離開位置的一條或多條路徑進(jìn)行對不同模型提供不同的傳感監(jiān)視質(zhì)量； (3)連通性覆蓋； (4)目標(biāo)定位覆蓋； c.無線傳感器覆蓋控制后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法來進(jìn)行對傳感器節(jié)點(diǎn)配置，其具體無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法為基于網(wǎng)格的覆蓋定位傳感器配置算法；基于輪換活躍休眠節(jié)點(diǎn)的覆蓋協(xié)議的算法；基于最壞與最佳情況覆蓋的算法；基于暴露穿越的算法；基于圓周覆蓋的算法；基于連通傳感器覆蓋的算法。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，其特征是a中確定性覆蓋分為確定性區(qū)域的點(diǎn)覆蓋、基于網(wǎng)格的目標(biāo)覆蓋和確定性網(wǎng)絡(luò)路徑的目標(biāo)覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，其特征是a中隨機(jī)覆蓋分為隨機(jī)節(jié)點(diǎn)覆蓋和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，其特征是b中柵欄覆蓋分為最壞與最佳情況覆蓋和暴露穿越。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，其特征是b中連通性覆蓋分為活躍節(jié)點(diǎn)集連通覆蓋和連通路徑覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，具體步驟如下a.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照節(jié)點(diǎn)不同的配置方式進(jìn)行覆蓋控制分類，將其按照配置方式分為(1)確定性覆蓋；(2)隨機(jī)覆蓋；b.對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)按照不同的應(yīng)用屬性進(jìn)行覆蓋控制分類，將其應(yīng)用屬性分為(1)節(jié)能覆蓋；(2)柵欄覆蓋；(3)連通性覆蓋；(4)目標(biāo)定位覆蓋；c.無線傳感器覆蓋控制后通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋控制算法來進(jìn)行對傳感器節(jié)點(diǎn)配置。本發(fā)明的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中覆蓋控制理論與算法的優(yōu)化方法，采用配置方式和相關(guān)應(yīng)用屬性兩種分類控制方法，有助于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量的有效控制、感知服務(wù)質(zhì)量的提高和整體生存時(shí)間的延長。
文檔編號H04W84/18GK102802164SQ20121031542
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者吳軍, 張輝, 徐寧 申請人:吳軍