一种制造物联网感知覆盖洞修复方法
【专利摘要】本发明公开了一种制造物联网的感知覆盖洞修复方法，针对制造业环境中环境恶劣干扰严重，感知节点故障损坏退出、节点能耗殆尽等，使得容易存在覆盖洞，利用感知节点的移动性来修补覆盖空洞是当前认为较为可行的方法。本发明针对不同感知半径节点、移动节点与静态节点混杂分布的场景下提出一种分布式的覆盖洞修复方法，能够兼顾覆盖效能与能量求解移动感知节点重定位的优化分布组合，使得修复方法兼顾能量消耗以及覆盖效果之间的均衡。
【专利说明】一种制造物联网感知覆盖洞修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及物联网领域，更具体地，涉及一种制造物联网感知覆盖洞修复方法。
【背景技术】
[0002] 网络覆盖是制造物联网服务质量中一项重要内容。其反映传感网对物理空间的 观察能力。只有网络覆盖首先满足要求，才能保证网络设计目的能够实现的可能。现实制 造业环境部署中，感知节点可能由于高温、恶意攻击、恶劣环境、过度使用和能量缺失等多 种原因而发生失效。当网络中由于节点失效或本身随机部署导致出现覆盖洞（Coverage Holes)时，网络无法有效观察目标区域中物理空间，此时需要进行覆盖洞修补（Coverage Holes' Healing)〇
[0003] 依据覆盖洞修补针对的对象不同分为静态、移动以及混合网络等三类。其中混合 节点网络以静态感知节点为基础，在其基础上添加一定比例的移动节点作为辅助。当静态 网络中出现覆盖洞后，通过移动节点去修补，可以实现节点代价与覆盖率之间的平衡。基于 混合节点感知覆盖修复也是本问题大多学者研究的共识。
[0004] 当前对于物联网的混合异构的覆盖洞修补方法研究大多针对感知半径同构节点， 或者覆盖洞理想化为点空洞，同时对于覆盖率和能耗之间兼顾问题考虑较少，许多是集中 式算法，比较利于在资源受限的物联网感知层中执行。针对此，面向一般不规则覆盖洞问题 提出一种分布式的覆盖洞修补方法，能够兼顾能耗与覆盖率。
[0005] 针对物联网中感知节点包括静态节点和动态结合混合，感知半径异构，随着网络 中的各种情况导致网络中节点失效使得网络覆盖出现覆盖洞。通过移动节点重定位修补覆 盖洞。以上方法大多是针对具有相同感知半径和通信半径的节点分布的覆盖洞修补，对于 异构节点覆盖场景没有考虑，另外移动感知节点修补时需同时考虑修复后覆盖效果以及消 耗的能量。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有覆盖洞修复愈合的问题，本发明针对异构感知节点覆盖场景提出一 种占用资源少，效率高，能够在自组网中运行的基于遗传算法的制造物联网感知覆盖洞修 补方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
[0008] -种制造物联网感知覆盖洞修复方法，用于对一般的覆盖洞结合冗余移动节点移 动距离以及覆盖效率进行修复，包括以下处理步骤：
[0009] SI.识别制造物联网感知区域中各个覆盖洞，在覆盖洞边沿节点选举出一个管理 节点；
[0010] S2.管理节点向外广播本覆盖洞的面积大小和位置信息，假定每个移动节点移动 距离为L，对应转换的跳数为M跳，即向外广播M跳后停止;M是通过L/R。换算；
[0011] S3.各个节点接收到M跳内的覆盖洞信息后，判断覆盖洞是否处于本节点移动范 围内，若是则将其加入到候选洞集合&中，然后记录该覆盖洞距离L，覆盖洞大小D ;
[0012] S4.每个节点向周围的覆盖洞管理节点进行反馈，回复本身感知半径以及位置，覆 盖洞接收信息后，计算重要因子n，并反馈给各个节点；
[0013] S5.各个移动节点接收到范围内的覆盖洞的重要因子n后，依据各个覆盖洞的距 离和重要因子进行优先度计算；
[0014] S6.各个移动节点向自身优先级最高的覆盖洞发送匹配请求信息，各个覆盖洞接 收到节点信息后，依据感知半径大小逐步确认匹配，直至覆盖洞完成所有节点匹配或覆盖 洞修补完成；
[0015] S7.当一次匹配完成后，未完成修补的覆盖洞重新转入步骤Sl。
[0016] 假定网络中存在有静态节点和移动节点两种随机分布，本发明主要在识别覆盖洞 后调度周围的移动节点去修复填补覆盖洞，管理节点是在覆盖洞边缘周围选出的一能量充 分的节点，可能为移动或静态节点不定。节点一般来说主要指一般用以修复覆盖洞的移动 节点。
[0017] 在一种优选的方案中，所述步骤Sl中管理节点是覆盖洞边沿节点中剩余能量最 大，邻居链路最多的节点。
[0018] 在一种优选的方案中，所述步骤S4中，每个覆盖洞对周围节点给出一个重要度因
【权利要求】
1. 一种制造物联网感知覆盖洞修复方法，用于对一般的覆盖洞结合冗余移动节点移动 距离以及覆盖效率进行修复，其特征在于，包括以下处理步骤：
51. 识别制造物联网感知区域中各个覆盖洞，在覆盖洞边沿节点选举出一个管理节 占 .
52. 管理节点向外广播本覆盖洞的面积大小和位置信息，假定每个移动节点移动距离 为L，对应转换的跳数为M跳，即向外广播M跳后停止；
53. 各个节点接收到M跳内的覆盖洞信息后，判断覆盖洞是否处于本节点移动范围内， 若是则将其加入到候选洞集合&中，然后记录该覆盖洞距离L，覆盖洞大小D ;
54. 每个节点向周围的覆盖洞管理节点进行反馈，回复本身感知半径以及位置，覆盖洞 接收信息后，计算重要因子Π ，并反馈给各个节点；
55. 各个移动节点接收到范围内的覆盖洞的重要因子η后，依据各个覆盖洞的距离和 重要因子进行优先度计算；
56. 各个移动节点向自身优先级最高的覆盖洞发送匹配请求信息，各个覆盖洞接收到 节点信息后，依据感知半径大小逐步确认匹配，直至覆盖洞完成所有节点匹配或覆盖洞修 补完成；
57. 当一次匹配完成后，未完成修补的覆盖洞重新转入步骤S1。
2. 根据权利要求1所述的制造物联网覆盖洞修复方法，其特征在于，所述步骤Sl中管 理节点是覆盖洞边沿节点中剩余能量最大，邻居链路最多的节点。
3. 根据权利要求1所述的制造物联网覆盖洞修复方法，其特征在于，所述步骤S4中， 每个覆盖洞对周围节点给出一个重要度因子，用于衡量本覆盖洞能被修复的能力，重要因 子rI
5^表示第i个覆盖洞hi的面积，Sj表示周围有能力移动到hi范围内的某 感知节点。
4. 根据权利要求1所述的制造物联网覆盖洞修复方法，其特征在于，在步骤S5中的优 先度为
，E(I)表示该节点移动到覆盖洞的能耗，α和β表示η和E(I)的 权重因子，将优先度值从小到大进行优先级排序，最小值则优先级最高。
【文档编号】H04W84/18GK104394541SQ201410605624
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】程良伦, 刘军, 王涛, 王建华 申请人:广东工业大学