专利名称：一种多数量多类型的传感器区域布设选点方法
技术领域：
本发明涉及传感器布设应用领域中的一种传感器区域布设选点的方法，特别适用
于通过计算机辅助在复杂区域布设多数量多类型传感器的应用，也可应用于图形学多边形 符号化填充方面。
背景技术：
目前传感器数据融合算法跟传感器布设位置有很大关系，考虑怎样布设使数据融 合的结果更好是辅助布设的首要考虑内容。传统的人工布设在针对小区域，传感器数量少 的条件下基本能满足要求，但是随着技术的发展，传感器数量增多，侦察系统的规模增大， 传感器种类多样化，探测距离的不同，使得布设选点复杂度迅速增长，人工的方式已经不能 满足需要，例如考虑一个传感器的探测距离为2km，考虑在200km2的复杂区域内布设20个 这样的传感器，就需要计算机辅助，传统的区域填充算法只能满足一些形状简单的区域，并 且不能满足传感器不同探测距离和精度的情况下的布设要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是避免上述背景技术中的不足之处而提供一种通 过计算机辅助计算每个传感器布设点的弹性力学受力，依据每个传感器的弹性力学受力不 断调整传感器布设点的位置直到传感器布设点位置稳定的多数量多类型的传感器区域布 设选点方法。 本发明还具有能适合任意复杂区域，适合多类型不同探测距离和探测精度的传感 器的布设等特点，还能够逼近在保证传感器整体布设的作用面积最大且分布最均匀的情况 下使冗余作用面积最大且分布最均匀。
本发明目的是这样实现的 该方法通过计算每个传感器布设点的弹性力学受力，依据每个传感器的弹性力学 受力不断调整传感器布设点的位置直到传感器布设点位置稳定；
该方法还包括步骤 ①设置传感器布设点的个数，设置每个布设点的传感器探测半径和弹性系数，生 成传感器布设点表为Table_Set ; ②设置传感器布设点的区域边界，通过多边形坐标点排序算法逆时针排列区域边 界坐标点； ③在区域边界内设置每个传感器布设点的初始位置； ④根据传感器布设点个数、传感器的最大探测半径、设定的调整步长设置最大调 整次数； ⑤根据传感器布设点个数设置每个布设点的是否可调整位置标志的初始值为
TRUE，设置整体调整次数记录的初始值为O，整体调整为所有布设点调整位置一次； ⑥根据布设点表Table_Set进行设置调整点表为Table—adjust，调整点表Table_
3aujust与布设点表Table—set相同； ⑦根据区域边界位置和布设点表Table—set中每个布设点的弹性系数、探测半径、当前位置计算调整点表Table—adjust中每个布设点的受力，获得调整点表Table_adjust中受力最大的布设点，根据该布设点的受力大小判断该布设点是否可调整位置，如果能调整位置则按照调整步长、该布设点受力大小和方向进行调整该布设点的位置，如果调整后该布设点在区域边界外，则把该布设点的位置设置为调整之前的位置并设置该布设点的是否可调整标志为FALSE，如果调整后该布设点在区域边界内，则设置该布设点的是否可调整标志为TRUE，把该布设点的是否可调整标志和位置记录到布设点表Table_Set中并且从调整点表Table—adjust中删除； ⑧如果调整点表Table—adjust中剩余的布设点个数大于0则重复第⑦步，如果调
整点表Table—adjust中剩余的布设点个数等于0则整体调整次数加1 ; ⑨如果布设点表Table_Set中每个布设点的是否可调整标志都为FALSE,则结束
传感器布设；如果布设点表Table—set中只要有一个布设点的是否可调整标志为TRUE,则
计算布设点表Table_set中每个布设点的最近20次的位置记录和最近20次之前的20次
位置记录的均值之差，如果均值之差大于、等于调整步长并且整体调整次数小于最大调整
次数则重复第⑥步，如果均值之差小于调整步长或者整体调整次数大于、等于最大调整次
数则结束传感器布设。 本发明与背景技术相比具有如下优点 1本发明传感器布设选点适用任意类型的区域，不要求区域满足一定的条件。
2本发明可以把同种或不同种类型(不同探测半径)的传感器合理的布设到要求的区域。 3本发明允许传感器冗余，并且能够将冗余转化为尽可能多的使一个目标被多个传感器探测。 4本发明可以通过设定不同的弹性系数使探测精度较高的传感器比探测精度较低的传感器布设的相对更分散。 5本发明允许手工标定某些特殊点上的传感器后重新调整其他传感器的位置，满足了实际使用的需要。
图1是本发明传感器布设选点的工作流程图。
图2是本发明传感器布设计算布设点所受合力的工作流程图。 图3是本发明实施例的传感器布设选点的效果示意图。图3中101为示意布设区
域，101-1至101-N为传感器布设点，N为大于1的自然数。
具体实施例方式
参照图1至图3，本发明通过计算每个传感器布设点的弹性力学受力，依据每个传感器的弹性力学受力不断调整传感器布设点的位置直到传感器布设点位置稳定。本发明的原理为以布设点的作用半径为理想弹性球的半径，以任意方式给定布设点的初始位置并且保证初始位置被包含在布设区域内，然后通过计算每个布设点的弹性力学受力并逐个调整位置使布设点扩充到整个布设区域。该方法计算每个布设点的弹性力学受力并依据受力调 整每个布设点的位置，通过迭代最终使每个布设点布设到合理的位置。 本发明传感器布设选点的工作流程如图1所示，图1是本发明传感器布设选点的 工作流程图，本发明包括步骤 ①设置传感器布设点的个数，设置每个布设点的传感器探测半径和弹性系数，生 成传感器布设点表为Table—set。实施例根据用户设定的布设传感器种类和每种传感器的 个数，以一个传感器对应一个布设点的方式生成布设点表Table—set，并设定每个布设点的 探测半径和弹性系数，探测半径以各类传感器的探测半径为准，弹性系数可以由用户设定 每种传感器对应的弹性系数也可以由根据每种传感器的探测精度计算得来。
②设置传感器布设点的区域边界，通过多边形坐标点排序算法逆时针排列区域边 界坐标点。实施例通过格林公式# -ydx = / / dxdy或# xdy = / / dxdy计算区域面积 S， S < 0则为顺时针，需要倒序排列区域边界坐标点。 ③在区域边界内设置每个传感器布设点的初始位置。实施例每个传感器布设点 的初始位置可任意设置，可由用户给定，也可以通过算法计算，只要被包含在区域边界内即 可。包括两种方法a)给定一个边界内点，以这个内点为圆心，以10 * mov印ace为半径 做一个小圆，可这样计算这个内点任取边界的一个角例如Z ABC，取Z ABC的角平分线BD 上一点K， K = [10 * mov印ace/sin( Z ABC/2) ] * BD/|BD|+B ;判断这个内点生成的小圆 是否被包含在区域内，如果没被包含则换另一个角，一般情况下由于mov印ace很小，总可 以找到这么一个角可以得到这个内点K，可以证明对于一些极端情况找不到内点K的情况 是不符合实际应用的。找到内点K后把要布设的点随机分布在这个以K为圆心的小圆内， mov印ace为调整步长；b)计算一个被区域裁减的线段，把要布设的点按一定间隔顺序分布 在这条线段上。 ④根据传感器布设点个数、传感器的最大探测半径、设定的调整步长设置最大调
整次数。实施例以(10 *布设点个数*最大探测半径/!11(^印^6)作为最大调整次数，最大
调整次数是为了约束该方法使该方法能够在有限的迭代次数内结束，防止某些极端情况造 成的迭代次数过大，一般的最大调整次数可以通过试验确定，mov印ace为调整步长。
⑤根据传感器布设点个数设置每个布设点的是否可调整位置标志的初始值为 TRUE，设置整体调整次数记录的初始值为O，整体调整为所有布设点调整位置一次。实施例 每个布设点的是否可调整位置标志直接设置即可，整体调整次数记录直接设置即可。
⑥根据布设点表Table_Set进行设置调整点表为Table—adjust，调整点表Table_ aujust与布设点表Table_set相同。实施例直接复制Table_set到Table_adjust即可，或 重新设置一个指针到Table_Set的链表当作Table—adjust即可。 ⑦根据区域边界位置和布设点表Table—set中每个布设点的弹性系数、探测半 径、当前位置计算调整点表Table—adjust中每个布设点的受力，获得调整点表Table_ adjust中受力最大的布设点，根据该布设点的受力大小判断该布设点是否可调整位置，如 果能调整位置则按照调整步长、该布设点受力大小和方向进行调整该布设点的位置，如果 调整后该布设点在区域边界外，则把该布设点的位置设置为调整之前的位置并设置该布设 点的是否可调整标志为FALSE，如果调整后该布设点在区域边界内，则设置该布设点的是否 可调整标志为TRUE，把该布设点的是否可调整标志和位置记录到布设点表Table_Set中并且从调整点表Table—adjust中删除。实施例计算一个布设点pzx所受合力如图2所示，步 骤为a)计算点pzx的虚拟点表依次取区域边界设为边a，计算点pzx和边a的垂点，如果 垂点在边a上并且距离点pzx的距离小于点pzx的作用半径则生成虚拟点并设置默认作用 半径、弹性系数，设置虚拟点作用方向为固定方向(-a.y/lal，a.x/lal)，其中a.x，a.y为边 a的两个端点的x差值和y差值，即以a = AB，A(Ax，Ay) 、B(Bx，By)为排序后的端点，为例， a. x = Bx-Ax，a. y = By-Ay ;b)计算点pzx的排序点表计算其他要布设的点和虚拟点跟当 前计算点pzx的距离差值，通过排序得到一个距离从小到大的排序表。c)计算点pzx的接 触点表首先遍历接触表的每个接触点ptouched，依次取pzx的排序表的一个点porderd， 如果(pzx_ptouched) * (porderd—ptouched) < 0贝U点porderd被排除，否贝U将点porderd 添加到pzx的接触点表。d)计算点pzx的矢量总受力依次取每个接触的点ptouched，利 用(点pzx半径+点ptouched半径_ | pzx_ptouched |) *点pzx弹性系数*点ptouched 弹性系数/ (点pzx弹性系数+点ptouched弹性系数)=IFI ，如果ptouched不是虚拟点 贝U通过矢量F: |F| * (pzx-ptouched)/ Ipzx_ptouchedI计算得至lj点pzx受点ptouched 的矢量力，如果矢量F二 |F| *点ptouched的固定方向得到点pzx受点ptouched的矢量 力，把点pzx受所有接触点的矢量力相加就是点pzx所受的合力pZX_allsuffer。判断一 个受力最大的布设点pzx是否可调整方法为如果点pzx受合力小于该布设点的弹性系数* mov印ace则该点不能调整，mov印ace为调整步长。 ⑧如果调整点表Table—adjust中剩余的布设点个数大于0则重复第⑦步，如果调 整点表Table—adjust中剩余的布设点个数等于0则整体调整次数加1。实施例如果调整点 表Table—adjust中有布设点则继续重复第⑦步计算剩余布设点中受力最大的点并调整， 否则说明所有布设点整体调整一遍。 ⑨如果布设点表Table_Set中每个布设点的是否可调整标志都为FALSE,则结束 传感器布设；如果布设点表Table—set中只要有一个布设点的是否可调整标志为TRUE,则 计算布设点表Table_set中每个布设点的最近20次的位置记录和最近20次之前的20次 位置记录的均值之差，如果均值之差大于、等于调整步长并且整体调整次数小于最大调整 次数则重复第⑥步，如果均值之差小于调整步长或者整体调整次数大于、等于最大调整次 数则结束传感器布设。实施例如果每个布设点最新的20个位置和最新20个位置之前的20 个位置的平均值之差小于移动步长mov印ace则说明调整完毕，否则判断整体调整次数是 否大于最大调整次数，当整体调整次数小于最大调整次数时继续调整，否则说明整体调整 次数已超过最大调整次数，结束调整。 本发明的应用效果如图3所示。图3中包括示意布设区域101，传感器布设点 101-1至IOI-N， N为大于1的自然数。
权利要求
一种多数量多类型的传感器区域布设选点方法，其特征在于该方法通过计算每个传感器布设点的弹性力学受力，依据每个传感器的弹性力学受力不断调整传感器布设点的位置直到传感器布设点位置稳定；该方法还包括步骤①设置传感器布设点的个数，设置每个布设点的传感器探测半径和弹性系数，生成传感器布设点表为Table_set；②设置传感器布设点的区域边界，通过多边形坐标点排序算法逆时针排列区域边界坐标点；③在区域边界内设置每个传感器布设点的初始位置；④根据传感器布设点个数、传感器的最大探测半径、设定的调整步长设置最大调整次数；⑤根据传感器布设点个数设置每个布设点的是否可调整位置标志的初始值为TRUE，设置整体调整次数记录的初始值为0，整体调整为所有布设点调整位置一次；⑥根据布设点表Table_set进行设置调整点表为Table_adjust，调整点表Table_aujust与布设点表Table_set相同；⑦根据区域边界位置和布设点表Table_set中每个布设点的弹性系数、探测半径、当前位置计算调整点表Table_adjust中每个布设点的受力，获得调整点表Table_adjust中受力最大的布设点，根据该布设点的受力大小判断该布设点是否可调整位置，如果能调整位置则按照调整步长、该布设点受力大小和方向进行调整该布设点的位置，如果调整后该布设点在区域边界外，则把该布设点的位置设置为调整之前的位置并设置该布设点的是否可调整标志为FALSE，如果调整后该布设点在区域边界内，则设置该布设点的是否可调整标志为TRUE，把该布设点的是否可调整标志和位置记录到布设点表Table_set中并且从调整点表Table_adjust中删除；⑧如果调整点表Table_adjust中剩余的布设点个数大于0则重复第⑦步，如果调整点表Table_adjust中剩余的布设点个数等于0则整体调整次数加1；⑨如果布设点表Table_set中每个布设点的是否可调整标志都为FALSE，则结束传感器布设；如果布设点表Table_set中只要有一个布设点的是否可调整标志为TRUE，则计算布设点表Table_set中每个布设点的最近20次的位置记录和最近20次之前的20次位置记录的均值之差，如果均值之差大于、等于调整步长并且整体调整次数小于最大调整次数则重复第⑥步，如果均值之差小于调整步长或者整体调整次数大于、等于最大调整次数则结束传感器布设。
全文摘要
本发明公开了一种多数量多类型的传感器区域布设选点方法，它涉及传感器布设应用领域中的一种传感器区域布设选点的技术。它采用以布设点的作用半径为理想弹性球的半径，以任意方式给定布设点的初始位置，通过计算每个布设点的弹性力学受力并依据受力调整每个布设点的位置，通过迭代最终使每个布设点布设到合理的位置。还具有能适合任意复杂区域，适合多类型不同探测距离和探测精度的传感器的布设等优点，还能够使布设点分布最均匀。特别适用于通过计算机辅助在复杂区域布设多数量多类型传感器的应用，也可应用于图形学多边形符号化填充方面。
文档编号G06F17/50GK101694674SQ200910075750
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者刘文展 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所;