专利名称：基于伸展树的事件区域检测方法
技术领域：
本发明涉及一种事件区域检测的方法，用以实现事件区域的自动检测。
背景技术：
无线传感器网络的一项基本任务是检测和报告发生在特定区域内的各种感兴趣 事件。某事件的发生认为是环境状态(如温度、湿度、压力等)的异常改变，它可能以多种 方式出现。随着时间的推移，若传感器读数保持平稳，则认为此环境对传感器检测来说是时 空关联的，可见，位于同一区域中邻近传感器的读数关系密切。当某时段传感器感知的读数 偏离了正常值，或者邻居节点的读数大大超过了预定义的阈值，则可能是某事件发生或是 传感器产生了故障。但是，传感器节点报告错误读数的原因是多方面的(如与邻居传感器 的读数不同或虽然没有超过预先设定的阈值但却与它在上一时间间隔感知读数不同等)。 若发生了通信或硬件故障，这些错误会导致节点无效，意外破坏或恶意通信线路的改变也 会导致无效节点的产生。环境受其它因素的影响，传感器也可能产生瞬时的错误读数。特 别是部署在恶劣环境中的动态传感器网络进行感兴趣事件的检测，由于网络拓扑结构发生 变化，也会导致错误读数的产生。所以，在无线传感器网络中，保证原始数据的可信性，消除 错误读数的影响，是事件区域检测需要解决的关键问题之一。尽管事件区域检测是许多应用的一个重要问题，然而专门讨论这个问题的方法却 不多，有的方法如分布式核回归，其任何一个节点都含有它局部区域范围内的近似参数，因 而，它不能正确回答自己局部区域之外的查询，每个节点发送含有一个向量(向量用来描 述覆盖它的局部区域)的信息，这个向量的大小随着大量的和它共享核变量的邻居节点的 增加而增长，这对于资源受限的传感器节点来说，是难以忍受的。因此，如何在较小的通信数据量的前提下，使无线传感器网络具有较好的容错能 力，以保证原始数据的可信性，是本领域关注的重点。
发明内容
本发明目的是提供一种基于伸展树的事件区域检测方法，以应用于事件区域检 测，实现感兴趣区域中环境参数如温度、湿度等的检测，提高事件区域检测的效率和准确度。为达到上述目标，本发明采用的技术方案是一种基于伸展树的事件区域检测方 法，包括下列步骤(1)传感器网络节点随机部署；(2)采用基于Voronoi图以及Delaunay三角网络来描述感知网络拓扑，通过三种 消息Beacon，Probe和Join实现伸展树的构建；2-1)设定树的深度ρ (4彡ρ彡10)2-2)发送三种消息BeaC0n，Pr0be和Join，在感知周边邻居的同时，获得传感器网 络中需要保持的节点集；
权利要求
一种基于伸展树的事件区域检测方法，包括下列步骤(1)传感器网络节点随机部署，构成无线传感器网络，其中，每个传感器网络节点具有对应的位置信息、唯一的ID；(2)在无线传感器网络中构建伸展树结构，所述传感器网络节点中，位于伸展树结构中的节点为树节点，不在伸展树结构中的节点为非树节点，每一非树节点位于至少一个树节点的通信半径范围内；其中，采用基于Voronoi图以及Delaunay三角网络描述网络拓扑，通过Beacon消息、Probe消息和Join消息实现伸展树的构建；(3)基于伸展树进行数据融合，融合树中的每个树节点接收并存储由其邻近的非树节点周期性报告给它的数据；(4)进行事件区域检测，由此确定事件区域中的事件及其对应的属性数据，实现事件区域的自动检测。
2.根据权利要求1所述的基于伸展树的事件区域检测方法，其特征在于步骤(2)中， 伸展树的构建方法是，设定树的深度P，4彡ρ彡10;第i个节点Mi在满足O < j < p-1，1 < i < 2J的条件下，对于在深度为j+Ι的待定节 点Mi和深度为j的树节点η”在其通信半径范围内，树节点Iii发送包含其ID及深度ρ的 Beacon包到Mi ；若Mi只收到一个Beacon包，则以发送节点为父节点，否则Mi选择深度较小 的Iii作为其父节点,Mi向其选择的父节点发送Probe包；树节点Iii在所有返回Probe包的 节点中，选择最远的两个节点为子节点，发送Join消息将其加入伸展树中，所有未被选中 的节点为非树节点；重复上述过程直到完成伸展树的构建。
3.根据权利要求1所述的基于伸展树的事件区域检测方法，其特征在于所述步骤(4) 中的事件区域检测包括故障检测，一个故障非树节点M发送它的位置和读数f(x，y)到它 所有的邻居节点，其中，f为位于(x，y)处节点的感知值，每一个邻居节点收到消息后，产生 与M近似的位置信息，同时通过它的数据融合多项式产生在这些位置的读数，然后，把M的 f(x,y)值与这些新产生的值比较，检查是否满足传感器故障判定条件，接下来，向相反路径 中的所有节点广播它的检测数据，每一个树节点接收它的邻居节点发送的读数，若超过了 平均值E(i)，M被归类为有故障的，否则为正常的。
全文摘要
本发明公开了一种基于伸展树的事件区域检测方法，首先对传感器节点进行随机部署；采用基于Voronoi图以及Delaunay三角网络来描述感知网络拓扑，通过三种消息Beacon，Probe和Join实现伸展树的构建；在已构建伸展树的基础上，基于多项式回归进行数据融合，同时完成事件区域的可靠检测。实验证明，本发明的基于伸展树的事件区域检测方法是可行的，将本发明应用于事件区域的检测，可以提高检测的准确度。
文档编号H04W24/00GK101959218SQ20101052947
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月25日
发明者崔志明, 张书奎, 樊建席, 王宜怀, 龚声蓉 申请人:苏州大学