专利名称：面向三维场景的无线传感器网络节点确定性部署方法
技术领域：
本发明是一种面向三维场景的无线传感器网络的覆盖解决方案。主要用于解决无线传感网节点的部署问题，属于无线传感器网络的三维覆盖技术领域。
背景技术：
随着无线通信和嵌入式计算技术、传感器技术、微机电技术的发展，无线传感器网络作为一种新兴的信息获取技术在军事、环境监测、医疗卫生、智能家庭等方面展示出较大的应用前景，尤其在无人监测或环境恶劣情况下的场景监测和事件跟踪中显示出巨大的优势。 节点的部署反映了无线传感器网络的成本和性能。合理的部署策略能使WSN的资源得到优化分配，进而增强传感器网络的感知质量，降低成本。覆盖问题反映了传感器网络节点对指定监控区域的监控程度，是衡量部署效果的一项主要指标。按照节点部署方法的不同，WSN通常分为随机部署和确定性部署。随机节点覆盖是指在WSN中传感器节点随机分布且预先不知道节点位置的条件下，网络完成对监测区域的覆盖任务。确定性部署的特点是在监测区域的大小和特性已知的环境中，计算所有传感器节点的精确位置，逐一放置传感器节点，以保证使用最少数目来获得连通性或覆盖性的最优。该种部署方案一般是先划分网络格点，再进行传感器节点部署。目前，节点部署主要集中于理想的二维平面而开展的，包括基于规则多边形的最优部署模型。事实上，布撒的传感器节点均处于现实的三维物理世界中，无论传感器节点本身的感知模型以及对应感知场景均为三维结构。传统简化的二维感知模型及其对应覆盖控制算法很难直接应用于现实三维物理环境中。随着研究的深入和实际应用需求的不断扩展，三维传感器网络受到越来越多的重视，如以三维网络为背景的水声传感器网络和大气监测传感器网络。尤其是近年来水下传感器网络研究的兴起，研究者开始思考与现实物理世界更为贴近的传感器节点的三维感知模型及其对应部署方法。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种无线传感器网络中的节点确定性部署方法，本方法在确保三维场景覆盖率的同时，有效减少了传感器节点数目。技术方案本发明的方法是一种策略性的方法，在分析常用规则多面体模型在三维空间覆盖的基础上，提出了一种基于长方体结构的覆盖模型，在此基础上理论推导出覆盖模型和节点传感半径之间的定量关系，更进一步基于该定量关系计算网络区域保持充分覆盖所需的最少节点数，最后对网络区域进行三维网格有限剖分后按照覆盖模型进行节点的部署。方法流程
1.覆盖模型设计方案
图1给出了一个我们设计的覆盖模型 Ω，下面我们给出几个具体的说明 (1)模型描述
其中，四面体JJCZM'S'C'D'是一个长、宽、高分别为X、Y、Z的长方体；平面EFGH位于长方体政C'Z3'的正中间，即与底面AB⑶平行，并位于Z/2的高度，点I是平面EFGH 的中心；节点部署为分别在点E、F、G、H、I五个位置各放置一个传感器节点。⑵覆盖模型Q的全覆盖
覆盖模型Ω的全覆盖如果传感器节点的传感半径均为r，长方体中的任意一个点至少被E、F、G、H、I处的任一个节点的传感范围所覆盖到，则称覆盖模型Ω全覆盖。(3)覆盖密度
覆盖密度覆盖模型Ω的覆盖密度等于传感半径为r的五个传感器节点的传感总范围空间与长方体JiCZM^iC'D'的体积之比,记为冰，F)，且有下式成立
权利要求
1. 一种无线传感网节点的确定性部署方法，其特征在于该方法所包含的步骤如下 步骤1. 获取实际应用的传感器节点传感半径的大小G,步骤2.将实际三维空间规整为一个规则的长方体， 步骤3.在三维空间的底面选择一个顶点作为坐标原点，步骤4.从原点开始沿长度方向χ轴每隔长度放置一个节点，直至到边界，并在空间的边界处放置一个节点，步骤5.对χ轴方向上的每个节点沿宽度方向y轴每隔2我/3长度放置一个节点，直至到边界，并在边界处放置一个节点，步骤6.对底面的所有节点沿高度方向ζ轴每隔/3长度放置一个节点，直至到边界，并在边界处放置一个节点。
全文摘要
无线传感网节点的确定性部署方法是一种面向三维场景的无线传感器网络的覆盖解决方案。主要用于解决无线传感网节点的部署问题，属于无线传感器网络的三维覆盖技术领域。它应具有如下特征本方法基于三维场景设计，首先构造一种基于长方体结构的最佳覆盖模型，在此基础上对网络区域进行三维网格有限剖分后按照最佳覆盖模型进行节点的部署，在保证无线传感网络覆盖率的同时，相比于传统随机均匀部署方法，本发明有效减少了所需的传感器节点数目。
文档编号H04W84/18GK102291724SQ201110197068
公开日2011年12月21日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者刘林峰, 叶晓国, 孙力娟, 李鹏, 杨阳, 王汝传, 肖甫, 邹志强 申请人:南京邮电大学