一种基于选择框的有向k-栅栏构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于选择框的有向K-栅栏构建方法
【背景技术】
[0002] 如何利用有向节点的移动能力实现k_栅栏覆盖是有向传感网络一个研宄热点。 马华东研宄了视频传感器网络中的，最少的有向视频节点组建栅栏问题，陶丹研宄如何调 整有向节点的感知方向组建有向强栅栏的问题。Zhangetal.研宄转动有向节点的构建强 栅栏。Y.Wang研宄了视频传感网中，节点部署密度和全视域覆盖问题。Wangetal.选择有 向节点组建视线栅栏，构建有向传感阵列监视入侵者。ZhiboWang研宄了混合有向网络的 栅栏覆盖，根据网络拓扑构建权重栅栏图WBG，再运用顶点不相交的路径算法构造k栅栏， 他提出了的strongoptimal算法、stronggreedy算法构建有向栅栏。
[0003] 针对有向栅栏的研宄，或者只考虑节点的转动或者只考虑有向节点的移动，尚未 发现从移动和转动两方面研宄栅栏构建。Amac基于移动能耗和转动能耗，研宄了有向网络 的覆盖增强。另一方面，随机部署后，利用附近节点之间的位置关系，可以选择最优的节点 构建栅栏。本章考虑的是如何利用节点的移动和转动能力，节能高效的构建强K-栅栏覆 盖，主要发明如下：
[0004] 1?提出了最少节点的有向强栅栏（strongbarrierofminimumdirectional node，MDNSB)模型；此模型中，组成有向强栅栏的有向节点位置由从左到右的两个基准位 置确定，感知方向为水平方向
[0005] 2.创建一种新的有向节点能耗模型，有向移动节点的能耗等于移动到基准位置的 能耗和感知方向转动到水平方向的转动能耗之和。
[0006] 3.提出基于有向节点选择框的有向强栅栏构建算法（directionalstrong barrierconstructionbasedonselectingbox，DSBCSB)，有向节点选择框以MDNSB的有 向节点基准位置为中心，长度为2倍的感知半径，宽度为感知半径的长方形。有向节点选择 框从有向节点基准位置附近选择能耗最少的有向移动节点构建MDNSB，降低了栅栏构建过 程中的能耗。
【发明内容】
[0007] 为了克服已有的栅栏构建方法的不足，本发明提供一种基于选择框的有向K-栅 栏构建方法。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009] 一种基于选择框的有向K-栅栏构建方法，包括以下步骤：
[0010] 步骤1，选择MDNSB基准位置；
[0011] 假设〇彡s彡K，0彡z彡V，K为要形成的栅栏数，V表示水平方向的分区数。在 长为Lsz，宽为Wsz的子区域Asz中，存在随机分布的Nsz个传感器节点。基准栅栏选取框宽度 wb等于节点选取框的宽度。子区域Asz多个基准栅栏选择区域中，节点最多的位置7】就是这 个子区域的栅栏位置。
[0012] 步骤2,节点选择框的创建；
[0013] 根据最少有向节点的强栅栏的定义，子区域Asz基准栅栏rj共有+个节点 位置；r表示节点的感知半径。从左到右的第i(i= 1，2, 3,…，m-l)个节点位置，由左 右两个点决定；两个基准位置的坐标从左到右位为(44)，（?)，如公式（1)，⑵所 示；其中4表示子区域Asz的左边界的横坐标，<表示节点选择框的宽度。基准栅栏最 右边的节点位置由子区域的右边界决定，即确定最右边节点位置的两个点横坐标分别为 -l)*r，x: =<+"7*r;如果超出右边界，贝1J子区域的右边界就 是右边的基准点横坐标；其纵坐标仍为
【主权项】
1. 一种基于选择框的有向K-栅栏构建方法，包括以下步骤： 步骤1，选择MDNSB基准位置； 假设O < s < K，0 < z < V，K为要形成的栅栏数，V表示水平方向的分区数；在长为 Lsz，宽为Wsz的子区域A sz中，存在随机分布的N sz个传感器节点；基准栅栏选取框宽度w )3等 于节点选取框的宽度；子区域Asz多个基准栅栏选择区域中，节点最多的位置F=就是这个子 区域的栅栏位置； 步骤2,节点选择框的创建； 根据最少有向节点的强栅栏的定义，子区域Asz基准栅栏=共有W= I个节点位 置；r表示节点的感知半径；从左到右的第i(i = 1，2, 3, 个节点位置，由左右 两个点决定；两个基准位置的坐标从左到右位为（A.v,!)，如公式（1)，（2)所 示；其中4表示子区域Asz的左边界的横坐标，< 表示节点选择框的宽度；基准栅栏最 右边的节点位置由子区域的右边界决定，即确定最右边节点位置的两个点横坐标分别为 x^=<+(m-l)*r，< =4+?*。如果;超出右边界，则子区域的右边界就 是右边的基准点横坐标；其纵坐标仍为=Z, = < +viY ;
定义1 :有向节点选择框，为DMNSB中的有向节点位置选择能耗最少的移动节点而设定 的选择框称为节点选择框； 与全向栅栏不同，在MDNSB中，一个节点位置有两个相邻的基准位置决定；先考虑为 一个基准位置选择移动节点；为了选择最佳移动节点移动到基准位置，可使基准位置处于 节点选择框中心；设节点分布密度为P，由于区域内节点服从均匀分布，若以基准位置为 中心，划定一个节点选择框，使其内部期望有1个节点移动到基准位置，则子区域期望面积 应为1/P ;相邻的节点选择框存在重叠面积，变长越大，重叠面积越大，造成节点的重新选 择，增加算法的复杂度；为了避免这种情况，需要进一步设定节点选择框的长和宽； 另一方面，为了使两个相邻的基准位置均能处于两个彼此不相交的正方形内，则可做 两个相邻的基准位置连线的的垂直平分线，;再将长从两个基准位置两侧分别延伸r/2的距 离，由于瓦j = r，则一个基准位置的节点选择框的长度G = r ; 长度设定好以后，进一步设定节点选择框的宽度；为减少节点选择框过宽所带来的误 差，应使基准位置尽可能地处于正方形的中心位置，所以一个基准位置节点选择框的宽度 为 < =r ; MDNSB中，一个节点位置有两个相邻的基准位置确定，这两个相邻的基准位置选择框合 起来就是有向节点选择框（有向节点选择框为长方形，G =2r，<=〃；当框内不存在节点 时，采用扩展节点选择框的方式寻找移动节点，具体扩展方式下文会作详细介绍； 节点选择框大小确定好以后，找出圆心在选择框内的传感器节点，将坐标参数保存在 集合SN# ; 步骤3有向节点运动能耗 找出节点选择框内的节点以后，根据有向节点运动能耗选择最佳移动节点运动到目标 位置； 定义2 :有向节点运动能耗，有向移动节点移动到DMNSB中的目标位置消耗的能量和 转动到水平方向所消耗的能量之和，就是有向节点的运动能耗，如公