一种基于混合型传感器网络的差异覆盖方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于混合型传感器网络的差异覆盖方法。本发明以粒子群方法为基础，将重点区域和一般区域的有效覆盖率加权后的线性组合所形成的单目标函数作为适应值函数，通过调节权重系数来控制适应值函数，从而引导传感器移动节点向重点区域聚拢，保证重点区域的覆盖质量，为了提高粒子群方法的运算效率，加入虚拟力速度分量来引导移动节点向未覆盖区域移动，虚拟力的大小和方向根据部署区域中未满足有效监测阈值的监测点施加在移动节点的引力场求得，本发明适用于含有固定节点和移动节点的混合型传感器网络。
【专利说明】一种基于混合型传感器网络的差异覆盖方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于混合型传感器网络的差异覆盖方法。
【背景技术】
[0002]无线传感器网络是随着无线通信技术、嵌入式技术和微处理器技术的发展而产生一种新兴的信息采集和事件跟踪监控技术。传感器节点可以感知环境信息、简单计算并通过无线通信装置发送信息并形成一个自组织多跳网络。由于可以远程采集部署区域的环境信息、实时监测跟踪目标事件，其在军事战场、环境监测预报、农业科技、智能家居、城市交通等方面显示出巨大应用价值。
[0003]网络部署是WSN研究中的一个基本问题，对网络性能具有重大影响。节点部署应用在WSN初始阶段，是路由协议、能量有效性、数据融合等关键技术的基础，具有重要的研究意义。在一些环境条件恶劣的监控区域，如核辐射和化学物质泄漏地区，采用人工方式部署传感器节点不具备可行性。在实际中，传感器节点主要通过飞机抛洒或其他的方法随机地署在监测区域内。对于传感器网络，一个合理有效的节点部署方案可以大大减少网络搭建时间，快速覆盖目标区域，而且通过协调控制还可以延长网络寿命，适应变化的拓扑结构。
[0004]为保证网络的覆盖质量，通常将大量传感器固定节点随机部署在目标区域。但这种部署方式在提升网络服务质量的同时会产生大量冗余节点，导致通信冲突和能量浪费，缩短网络寿命。并且基于固定节点的传感器网络环境适应力差，不能自我修复，一旦某个节点出现问题，可能导致整个网络拓扑结构被破坏。由传感器移动节点组成的移动传感器网络能够通过节点移动提高覆盖率、优化网络质量，但传感器移动节点价格昂贵，限制了其大规模应用。由传感器固定节点和传感器移动节点组成的混合传感器网络,可通过调整传感器移动节点的位置来修复传感器固定节点产生的覆盖漏洞，能在经济性和网络服务质量上取得平衡，具有很大实际应用价值。
[0005]在实际应用中，大部分的部署任务需要对监测区域中部分区域重点覆盖，例如对于近海的水质监测，相比一些人迹罕至的区域，在排污口或船舶港口处污染源较多的地方需要重点监控。根据目标区域的重要程度进行差异覆盖，可以充分利用有限的传感器节点资源，提高网络的覆盖质量和事件监测概率。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种基于混合型传感器网络的差异覆盖方法，能够在给定部署区域A中，随机部署m个传感器固定节点和η个传感器移动节点，调整传感器移动节点的位置，最大化重点监测区域Ahrt和普通监测区域AOTdinmy的有效覆盖率。
[0007]为解决上述问题，本发明提供一种基于混合型传感器网络的差异覆盖方法，包括:
[0008]获取监测环境的位置，采用飞机抛洒的方式将m个传感器固定节点和η个传感器移动节点部署在所述监测环境中；
[0009]每个传感器固定节点和传感器移动节点初始化自身信息并对自己所在的位置定位，每个传感器固定节点和传感器移动节点形成网络并通过网络将自身的ID号、初始位置和传感器性能的信息发送给个汇聚节点；
[0010]汇聚节点在收到各传感器固定节点和传感器移动节点采用洪泛或定向寻路路由等方式发送的自身ID号、初始位置和传感器性能等信息后，获取所述监测环境的位置，根据所述监测环境的位置解析出整个部署区域A、重点监测区域Ah(rt、一般监测区域Amlinmy=A-Ah()t、重点监测区域有效监测阈值Cth tot和一般监测区域有效监测阈值Cth—OTdinary，确定整个部署区域中未达到覆盖标准的监测点相邻的传感器移动节点所受到的虚拟力(势场
【权利要求】
1.一种基于混合型传感器网络的差异覆盖方法，其特征在于，包括: 获取监测环境的位置，采用飞机抛洒的方式将m个传感器固定节点和η个传感器移动节点部署在所述监测环境中； 每个传感器固定节点和传感器移动节点初始化自身信息并对自己所在的位置定位，每个传感器固定节点和传感器移动节点形成网络并通过网络将自身的ID号、初始位置和传感器性能的信息发送给个汇聚节点； 汇聚节点在收到各传感器固定节点和传感器移动节点采用洪泛或定向寻路路由等方式发送的自身ID号、初始位置和传感器性能等信息后，获取所述监测环境的位置，根据所述监测环境的位置解析出整个部署区域Α、重点监测区域Ah(rt、一般监测区域Amlinmy=A-Ah()t、重点监测区域有效监测阈值Cthtot和一般监测区域有效监测阈值Cth—?dinary，确定整个部署区域中未达到覆盖标准的监测点相邻的传感器移动节点所受到的虚拟力
2.如权利要求1所述的基于混合型传感器网络的差异覆盖方法，其特征在于，每个传感器固定节点和传感器移动节点形成网络的步骤中，每个传感器固定节点和传感器移动节点采用洪泛或定向寻路路由的方式形成网络。
3.如权利要求1所述的基于混合型传感器网络的差异覆盖方法，其特征在于，每个传感器固定节点和传感器移动节点均具有采集信息、计算和处理数据、发送或接收消息和定位的能力，传感器移动节点还具有移动能力。
4.如权利要求1所述的基于混合型传感器网络的差异覆盖方法，其特征在于，所述传感器性能的信息包括传感器感知半径r和传感器感知模型参数。
5.如权利要求1所述的基于混合型传感器网络的差异覆盖方法，其特征在于，传感器移动节点在接收到数据包后解析Pg以得到该传感器移动节点的目标位置的步骤中， 对于第i个传感器移动节点而言，其目标位置为(Xi，yi) = (Pg(i)，Pg(i+n))。
【文档编号】H04W16/18GK103997748SQ201410250892
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】张颖, 赵伟, 朱大奇, 姜胜明 申请人:上海海事大学