移动sink的平滑路径规划方法以及装置与流程

技术特征：

1.一种移动sink的平滑路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：在监测区域部署一定数目的传感器节点，并确定移动sink需要访问的多个传感器节点；

S101：获取移动sink的当前位置坐标和待所述移动sink依次访问的多个传感器节点的位置坐标；

S102：实时获取当前所述移动sink、所述第一传感器节点和所述第二传感器节点之间的第一角平分线；

S103：获取所述第一角平分线的参考点，根据参考点获取位于所述第一传感器节点的感知范围内的所述移动sink的第一平滑圆弧路径；

S104：以此类推，依次实时获取当前所述移动sink、所述第N-1传感器节点和所述第N传感器节点之间的第N-1角平分线，其中，N>2；

S105：获取所述第N-1角平分线的参考点，根据参考点获取位于所述第N-1传感器节点的感知范围内的所述移动sink的第N-1平滑圆弧路径。

2.根据权利要求1所述的移动sink的平滑路径规划方法，其特征在于，步骤S101具体包括：

设A₁为移动sink当前所在位置，所述移动sink依次访问的传感器节点所在位置分别为A₂，A₃，···，A_n，以直线A₂A₃的方向为x轴的正方向建立直角坐标系，则各节点的位置坐标分别为A₁(x₁,y₁)，A₂(x₂,y₂)，A₃(x₃,y₃)，···，A_n(x_n,y_n)。

3.根据权利要求2所述的移动sink的平滑路径规划方法，其特征在于，步骤S102具体包括：

若直线A₂A₁的方向的斜率存在确定值；

在∠A₁A₂A₃的角平分线A₂A₀上取一个参考点A₀，设A₀的坐标为A₀(x₀,y₀)，直线A₂A₁的斜率K，角平分线A₂A₀的斜率为K'，则K与K'满足以下关系：

$K=\frac{2K^{\′}}{1-{\left(K^{\′}\right)}^2}---\left(1\right)$

由公式(1)可以求解出或者由此可以得到角平分线A₂A₀方程为：

$y=K^{\′}x=\frac{-1+\sqrt{1+K^2}}{K}x.---\left(2\right)$

4.根据权利要求3所述的移动sink的平滑路径规划方法，其特征在于，步骤S103还包括：

将所述第一角平分线与所述移动sink的第一平滑圆弧路径的交叉点C点落于被访问传感器节点A₂的感知范围以内，使直线A₂C的长度小于传感器节点A₂的感知半径r，则直线A₂C的长度需满足公式(3)：

$\stackrel{\‾}{A_2{A}_0}-\stackrel{\‾}{A_{0}C}=\sqrt{{x_0}^2+{y_0}^2}-\frac{{\mathrm{Kx}}_0-y_0}{\sqrt{1+K^2}}=ar,a\∈\[0,1\]---\left(3\right)$

其中，参数a的变化范围从0到1，调整a能够使直线A₂C的长度小于感知半径r，并使得移动sink在传感器节点A₂的感知范围内的移动过程中完成数据采集；

同时，参考点A₀的坐标满足以下式子：

$y_0=\frac{-1+\sqrt{1+K^2}}{K}{x}_0---\left(4\right)$

根据公式(3)和公式(4)可以求解出参考点A₀的坐标值，以参考点A₀为圆心，以直线A₀C为半径构建移动sink落入在坐标系内的平滑圆弧路径。

5.根据权利要求4所述的移动sink的平滑路径规划方法，其特征在于，步骤S102还包括：

当直线A₂A₁垂直A₂A₃时，直线A₂A₁的斜率K为无穷大，A₁的坐标为(0,y₁)，参考点A₀的x和y的坐标值相等，即x₀＝y₀；

步骤S103还包括：将所述第一角平分线与所述移动sink的第一平滑圆弧路径的交叉点C点落于被访问传感器节点A₂的感知范围以内，使直线A₂C的长度小于传感器节点A₂的感知半径r，则直线A₂C的长度需满足公式(5)：

$\stackrel{\‾}{A_2{A}_0}-\stackrel{\‾}{A_{0}C}=(\sqrt{2}-1)x_0=ar,a\∈\[0,1\]---\left(5\right)$

其中，参数a的变化范围从0到1，调整a能够使直线A₂C的长度小于感知半径r，并使得移动sink在传感器节点A₂的感知范围内的移动过程中完成数据采集；

根据参考点A₀的x和y的坐标值相等和公式(5)可求出参考点A₀的坐标值；以参考点A₀为圆心，A₀C为半径构建移动sink落入在坐标系内的平滑圆弧路径。

6.一种移动sink的平滑路径规划装置，其特征在于，具体包括：

节点部署模块，用于在监测区域部署一定数目的传感器节点，并确定移动sink需要访问的多个传感器节点；

坐标获取模块，用于获取移动sink的当前位置坐标和待所述移动sink依次访问的多个传感器节点的位置坐标；

平分线获取模块，用于实时获取当前所述移动sink、所述第一传感器节点和所述第二传感器节点之间的第一角平分线；

路径获取模块，用于获取所述第一角平分线的参考点，根据参考点获取位于所述第一传感器节点的感知范围内的所述移动sink的第一平滑圆弧路径；

其中，以此类推，依次实时获取当前所述移动sink、所述第N-1传感器节点和所述第N传感器节点之间的第N-1角平分线，其中，N>2；所述路径获取模块获取所述第N-1角平分线的参考点，根据参考点获取位于所述第N-1传感器节点的感知范围内的所述移动sink的第N-1平滑圆弧路径。

7.根据权利要求6所述的移动sink的平滑路径规划装置，其特征在于，所述坐标获取模块具体包括：

设A₁为移动sink当前所在位置，所述移动sink依次访问的传感器节点所在位置分别为A₂，A₃，···，A_n，以直线A₂A₃的方向为x轴的正方向建立直角坐标系，则各节点的位置坐标分别为A₁(x₁,y₁)，A₂(x₂,y₂)，A₃(x₃,y₃)，···，A_n(x_n,y_n)。

8.根据权利要求7所述的移动sink的平滑路径规划装置，其特征在于，所述角平分线获取模块具体包括二种情况：

第一种情况：直线A₂A₁方向的斜率存在确定值；

在∠A₁A₂A₃的角平分线上取一个参考点A₀，设A₀的坐标为A₀(x₀,y₀)，求出直线A₂A₁的斜率K，同理可以设角平分线A₂A₀的斜率为K'，则K与K'满足以下关系：

$K=\frac{2K^{\′}}{1-{\left(K^{\′}\right)}^2}---\left(6\right)$

由公式(6)可以求解出或者由此可以得到角平分线A₂A₀方程为：

$y=K^{\′}x=\frac{-1+\sqrt{1+K^2}}{K}x.---\left(7\right)$

9.根据权利要求8所述的移动sink的平滑路径规划装置，其特征在于，所述路径获取模块具体包括：

将所述第一角平分线与所述移动sink的第一平滑圆弧路径的交叉点C点落于被访问传感器节点A₂的感知范围以内，使直线A₂C的长度小于传感器节点A₂的感知半径r，则直线A₂C的长度需满足公式(8)：

$\stackrel{\‾}{A_2{A}_0}-\stackrel{\‾}{A_{0}C}=\sqrt{{x_0}^2+{y_0}^2}-\frac{{\mathrm{Kx}}_0-y_0}{\sqrt{1+K^2}}=ar,a\∈\[0,1\]---\left(8\right)$

其中，参数a的变化范围从0到1，调整a能够使直线A₂C的长度小于感知半径r，并使得移动sink在传感器节点A₂的感知范围内的移动过程中完成数据采集；

同时，参考点A₀的坐标满足以下式子：

$y_0=\frac{-1+\sqrt{1+K^2}}{K}{x}_0---\left(9\right)$

根据公式(8)和公式(9)可以求解出参考点A₀的坐标值，以参考点A₀为圆心，以直线A₀C为半径构建移动sink落入在坐标系内的平滑圆弧路径。

10.根据权利要求8所述的移动sink的平滑路径规划装置，其特征在于，所述平分线获取模块还包括：

第二种情况：直线A₂A₁垂直直线A₂A₃时，直线A₂A₁的斜率K为无穷大，即A₁的坐标为(0,y₁)，参考点A₀的x和y的坐标值相等，即x₀＝y₀；

所述路径获取模块还包括：将所述第一角平分线与所述移动sink的第一平滑圆弧路径的交叉点C点落于被访问传感器节点A₂的感知范围以内，使直线A₂C的长度小于传感器节点A₂的感知半径r，则直线A₂C的长度需满足公式(10)：

$\stackrel{\‾}{A_2{A}_0}-\stackrel{\‾}{A_{0}C}=(\sqrt{2}-1)x_0=ar,a\∈\[0,1\]---\left(10\right)$

其中，参数a的变化范围从0到1，调整a可以使直线A₂C的长度小于感知半径r，并使得移动sink在传感器节点A₂的感知范围内的移动过程中完成数据采集；

根据参考点A₀的x和y的坐标值相等和公式(10)可求出参考点A₀的坐标值；以参考点A₀为圆心，A₀C为半径构建移动sink落入在坐标系内的平滑圆弧路径。