专利名称：一种传感器节点的传感半径调整方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种传感器节点的传感半径调整方法及装置。
背景技术：
目前，在进行无线传感器网络中部署传感器节点时，有以下两种部署策略一种是大规模的随机部署，即随机选择传感器节点的部署位置；另一种是针对特定的用途在指定位置部署传感器节点。目前大都采用随机部署策略，通过大规模高密度部署传感器节点，使无线传感器网络达到较好的覆盖性能。每个传感器节点能够覆盖以该传感器节点所在位置为感知圆心，当前传感半径为半径的一个圆形区域，该圆形区域也称为该传感器节点的感知圆。但是，大规模高密度随机部署方式，很难一次性地将大量的传感器节点部署在适合的 位置上，极易造成传感器网络中节点分布过密或过疏，从而形成无线传感器网络覆盖重叠区和覆盖盲区。覆盖重叠区是指传感器节点的覆盖区域相互重叠，这将导致无线传感器网络采集、传输数据的冗余以及信道的干扰，浪费了有限的网络资源；覆盖盲区是指各传感器均未覆盖的区域，导致无法采集该区域的数据。从而，如何在保证无线传感器网络覆盖性能的基础上，减少无线传感器网络覆盖冗余，提高无线传感器网络的网络资源利用率成为现有技术中亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明实施例提供一种传感器节点的传感半径的调整方法及装置，用以在保证无线传感器网络覆盖性能的基础上，减少无线传感器网络的覆盖冗余，提高无线传感器网络的网络资源利用率。本发明实施例提供一种传感器节点的传感半径调整方法，包括确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态；确定各邻居节点当前的感知圆；并确定各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合；传感器节点判断所述交点集合所包含的交点个数是否为零；以及在判断结果为是时，将自身当前的传感半径缩小为零；在判断结果为否时，统计所述交点集合所包含的各交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数；传感器节点将被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过预设值的交点，确定为盲区顶点，并确定由各盲区顶点构成的盲区区域；以及通过缩小自身的传感半径来覆盖所述盲区区域；或者选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。本发明实施例提供一种传感器节点的传感半径调整装置，包括
第一确定单元，用于确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态；第二确定单元，用于确定各邻居节点当前的感知圆；第三确定单元,用于确定各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合;判断单元，用于判断所述交点集合所包含的交点个数是否为零；第一调整单元，用于在所述判断单元的判断结果为是时，将自身当前的传感半径缩小为零；统计单元，用于在所述判断单元的判断结果为否时，统计所述交点集合中所包含的各交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数；第四确定单元，用于将所述统计单元统计出的、被各邻居节点当前的感知圆覆盖 的次数不超过预设值的交点，确定为盲区顶点；第五确定单元，用于确定由第四确定单元确定出的各盲区顶点构成的盲区区域；第二调整单元，用于缩小自身的传感半径来覆盖所述盲区区域；或者，用于选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示所述选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。本发明实施例提供的传感器节点的传感半径调整方法及装置，针对当前处于全约束状态的传感器节点，确定该传感器节点的各邻居节点当前的感知圆与自身当前的感知圆的交点集合，若确定出的交点集合包含的交点个数为零，则说明该传感器节点的感知圆能够被其邻居节点的感知圆覆盖，因此，可以将自身的传感半径缩小为零；若确定出的交点集合包含的交点个数不为零，则进一步确定该交点集合中的交点被该传感器的各邻居节点的感知圆覆盖的次数，若被覆盖次数不超过预设值，则确定为盲区顶点，并确定盲区顶点构成的盲区区域；对于根据确定出的各盲区顶点确定的盲区区域，该传感器节点可以缩小自己的传感半径来覆盖该盲区区域；或者，从自身的各邻居节点中选择满足预设条件的邻居节点，缩小自身的传感半径，以及指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖该盲区区域。由此，实现了在保证无线传感器网络的覆盖性能的基础上，减少无线传感器网络的覆盖冗余，提高无线传感器网络的网络资源利用率的目的。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
图I为本发明实施例中，圆O和圆O1相交的示意图；图Ia为本发明实施例中，CKP1和O1之间构成顺时针关系的示意图；图Ib为本发明实施例中，CKP1和O1之间构成逆时针关系的示意图；图2为本发明实施例中，判定传感器节点的感知圆的感知状态的方法实施流程示意图；图3a为本发明实施例中，传感器节点的感知圆处于全约束状态的示意图；图3b为本发明实施例中，传感器节点的感知圆处于非约束状态且传感器节点与各邻居节点的交弧可以合并为I个交弧的示意图3c为本发明实施例中，传感器节点的感知圆处于非约束状态且传感器节点与各邻居节点的交弧不能合并为I个交弧的示意图；图4为本发明实施例中，传感器节点的传感半径调整方法的实施流程示意图；图5为本发明实施例中，传感器节点确定出的各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点的示意图；图6为本发明实施例中，无线传感器的感知圆心O与盲区区域的质心P之间的距离与该无线传感器节点的邻居节点的感知圆心O1与盲区区域的质心P之间的距离比较示意图；图7为本发明实施例中，传感器节点调整传感半径的实施流程示意图；图8为本发明实施例中，传感器节点的传感半径调整装置一种可能的结构示意 图。
具体实施例方式为了实现在保证无线传感器网络的覆盖性能的基础上，减少无线传感器网络的覆盖冗余，提高无线传感器网络的网络资源利用率的目的，本发明实施例提供了一种传感器节点的传感半径调整方法及装置。以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为了区分需要进行传感半径调整的传感器节点和不需要进行传感半径调整的传感器节点，本发明实施例中，将传感器节点划分为处于全约束状态的节点和处于非全约束状态的节点。基于此，本发明实施例提供一种判定传感器节点的感知圆是否处于全约束状态的方法。如图I所示，圆O和圆O1相交于P1和P2点，由解析几何可知，圆O的交弧起点和终点可由(KPpPdPO1四点间的顺序为顺时针关系还是逆时针关系来确定。如图Ia所示，如果CKP1和O1之间构成顺时针关系，则O与O1的交弧以P2为起点，P1为终点，即弧P2OP1 ;如图Ib所示，如果O、P1和O1之间构成逆时针关系，交弧以P1为起点，P2为终点，即弧P1OP2,CKP1和P2三点之间的顺序关系可以由矢量外积M X @的方向确定，即矢量外积祝 X OP1的方向为顺时针时，O、P1和P2三点之间的顺序关系也为顺时针方向，矢量外积Mx @的方向为逆时针时，CKP1和P2三点之间的顺序关系也为逆时针方向。为了便于描述，假设O、P1和P2之间的逆时针方向为圆O和圆O1交弧的正方向。如图2所示，为本发明实施例中，判定传感器节点的感知圆的感知状态的方法流程示意图，包括如下步骤S201、获得传感器节点当前的感知圆与该传感器节点的各邻居节点当前的感知圆的交弧，所有的交弧组成第一交弧集合；具体的，如图3a所示，第一交弧集合中包括的交弧为丨@ , Xkx2 , Xkw ,
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S202、将第一交弧集合中包含的各交弧按照规定的方向进行合并，得到第二交弧集合；具体的，第一交弧集合中包含的各个交弧中，@知^ 7可以合并为，#5知#3可以合并,合并后的交互可以继续合并，例如，#7知^(3可以合并为,依次类推，直至第一合并交弧集合中的交弧不能合并为止。S203、判断第二交弧集合中的交弧个数是否为1，如果是，则执行步骤S204，如果否，则执行步骤S206 ；S204、进一步判断第二交弧集合中的交弧的圆心角是否为360°，如果是，执行步骤S205，如果否，执行步骤S206 ；S205、判定传感器节点的感知圆处于全约束状态，流程结束； S206、判定传感器节点的感知圆处于非全约束状态。如图3a所示的传感器节点的感知圆与自身的各邻居节点的感知圆的交弧合并后，可以得到一个交弧，且合并后的交弧的圆周角为360°，则该传感器节点的感知圆处于全约束状态。如图3b和图3c所示，为传感器节点的感知圆处于非全约束状态时的示意图，其中，图3b中，传感器节点与各邻居节点的交弧分别为@、&知#4三个交弧可以合并为I个交弧，但是交弧的圆心角不为360° 可以称为自由圆弧，因此,判定传感器节点的感知圆是否处于全约束状态时，可以通过判断该传感器的感知圆被与其邻居节点的感知圆的交点分割后，是否存在自由圆弧确定，若存在自由圆弧，则该传感器的感知圆处于非全约束状态，如果不存在自由圆弧，则该传感器的感知圆处于全约束状态；图3c中，传感器节点与各邻居节点的交弧分别为@2、#4知#6 ,三个交弧无法合并为一个交弧，该传感器节点的感知圆内存在自由圆弧、@5知@。如图4所示，为本发明实施例提供的传感器节点的传感半径调整方法的实施流程示意图，包括如下步骤S401、确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态；S402、确定各邻居节点当前的感知圆；S403、确定各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合；S404、传感器节点判断确定出的交点集合中的交点个数是否为零，如果是，执行步骤S405，如果否，执行步骤S406 ；S405、将自身当前的传感半径缩小为零，流程结束；S406、统计确定出的交点集合所包含的各交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数；S407、将被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过预设值的交点，确定为盲区顶点，并确定由各盲区顶点构成的盲区区域；S408、通过缩小自身的传感半径来覆盖该盲区区域；或者，选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示该选择出的邻居节点通过增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖该盲区区域。具体实施中，在步骤S402中，可以按照如下两种方式，确定各邻居节点的感知圆
方式一针对每一个邻居节点，获得该邻居节点的感知圆心和该邻居节点当前的传感半径；根据获得到的该邻居节点的感知圆心和该邻居节点当前的传感半径，确定该邻居节点当前的感知圆。具体的，针对自身的邻居列表中包含的每一个邻居节点，传感器节点与该邻居节点可以通过发送交换消息，获得各邻居节点的感知圆心和各邻居节点当前的传感半径，并将自身的感知圆心和当前的传感半径发送给该邻居节点，根据该邻居节点的感知圆心和当前的传感半径，即可确定该邻居节点的感知圆。方式二针对每一个邻居节点，接收该邻居节点在自身的传感半径发生变化时发送的通知报文，该通知报文中携带有该邻居节点当前的传感半径；根据接收到的通知报文中携带的传感半径、以及预先存储的该邻居节点的感知圆心，确定该邻居节点当前的感知圆。 具体的，针对自身存储的邻居节点列表中包含的每个邻居节点，预先存储该邻居节点的感知圆心和传感半径，当该邻居节点在自身的传感半径发生变化时，以广播的方式向发送通知报文，该通知报文中包含有自身当前的传感半径；在接收到通知报文后，若确定发送通知报文的传感器节点为自身的邻居节点时，更新自身存储的该邻居节点的传感半径。从而，根据预先存储的该邻居节点的感知圆心和当前的传感半径，便可以确定该邻居节点当前的感知圆。具体实施中，步骤S408中，传感器节点缩小自身的传感半径，覆盖根据各盲区顶点确定出的盲区区域，可以包括传感器节点确定自身的感知圆心与各盲区顶点的距离；缩小自身的传感半径为确定出的、自身的感知圆心与各盲区顶点的距离的最大值，来覆盖所述盲区区域。如图5所示，为本发明实施例中，传感器节点确定出的各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点的示意图。假设自身当前的传感半径为R，各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合为A，若在传感器节点的感知圆处于全约束状态下，交点集合A为空，即该传感器节点的各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内没有交点，则说明传感器节点自身当前的感知圆能够被各邻居节点的感知圆完全覆盖，从而可以将该传感器节点的传感半径缩小为零。若各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合A不为空，假设交点集合A包括{A。A2、A3、A4、A5' A6、A7、A8I。具体实施中，为了保证无线传感器网络的覆盖性能，通常要求对于覆盖区域内的任一点，能够被各传感器节点至少覆盖K次，那么各交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数的预设值可以设置为K+1次。为了便于理解，本发明实施中，以K为I为例进行说明，由此可知，各交点需要满足的被各邻居节点覆盖的次数应大于2。从A中选择被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过两次的交点，如图5所示，交点A2、A3、A4、A5、A6、A8被各邻居节点当前的感知圆覆盖次数均为两次，ApA7被各邻居节点当前的感知圆覆盖了 3次。因此，将交点4、““^确定为盲区顶点，其围成的区域为盲区区域P。本发明实施中，可以通过以下两种方式覆盖该盲区区域炉万式一
传感器节点可以缩小自身的传感半径，使自身的感知圆能够覆盖该盲区区域即可。具体包括传感器节点确定自身的感知圆心与各盲区顶点的距离；缩小自身的传感半径为确定出的、自身的感知圆心与各盲区顶点的距离的最大值。如图5所示，假设传感器节点的感知圆心为0，确定O与各盲区顶点A2、A3> A4, A5,A6> A8之间的距离，假设分别为d2、d3、d4、d5、d6、d8，其中，d3为最大值，从而，传感器节点将自身的传感半径缩小为屯，便能够覆盖盲区区域^ (图5中阴影部分所示区域)。在调整的过程中，能够保证在覆盖盲区区域炉的同时，又不会产生新的覆盖盲区，保证了无线传感器网络的覆盖性能，同时由于缩小了传感器节点的传感半径，从而降低了该传感器节点的能量消耗，也降低了无线传感器网络的覆盖冗余，提高无线传感器网络的网络资源利用率。另 夕卜，为了避免在传感半径调整过程中产生的调整误差而产生的覆盖盲区，传感器节点在缩小自身的传感半径时，可以将自身的传感半径调整为自身的感知圆心与各盲区顶点的距离的最大值与乌巢控制参数之和，本发明实施例中，可以将传感半径缩小为d3+Y，Y为误差控制参数。若自身的传感半径调整为自身的感知圆心与各盲区顶点的距离的最大值与乌巢控制参数之和大于传感器节点的最大传感半径，则将传感器节点的传感半径调整为最大传感半径。方式二具体实施中，还可以根据传感器节点的各邻居节点的感知圆心与确定出的盲区区域炉的质心的距离，具体包括传感器节点确定盲区区域的质心；分别确定自身的感知圆心和各邻居节点的感知圆心与该质心的距离；传感器节点比较自身的感知圆心与确定出的质心的距离和各邻居节点的感知圆心与确定出的质心的距离；若存在至少一个邻居节点的感知圆心与确定出的质心的距离小于自身的感知圆心与确定出的质心的距离，则选择感知圆心与确定出的质心的距离最短的邻居节点；传感器节点缩小自身的传感半径，并指示该选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖盲区区域。具体的,确定根据各盲区顶点确定出的盲区区域的质心，并确定自身的感知圆心和各邻居节点的感知圆心与所述质心的距离；并比较自身的感知圆心与所述质心的距离和各邻居节点的感知圆心与所述质心的距离；如果存在至少一个邻居节点的感知圆心与盲区区域的质心的距离，小于自身的感知圆心与盲区区域的质心的距离，则可以缩小自身的传感半径，选择感知圆心与所述质心的距离最短的邻居节点，并向该邻居节点发送指示消息，指示该邻居节点增大其传感半径，覆盖盲区区域。具体实施中，传感器节点可以缩小自身的传感半径为零，并指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域；或者，传感器节点通过缩小自身的传感半径覆盖部分盲区区域，同时向选择出的邻居节点发送指示消息，指示该邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖传感器节点未覆盖到的盲区区域，即传感器节点与选择出的邻居节点分别调整自身的传感半径，共同覆盖盲区区域。
通过该方式覆盖盲区区域，能够进一步地降低无线传感器网络的覆盖冗余。如图6所示，为无线传感器的感知圆心O与盲区区域的质心P之间的距离与该无线传感器节点的邻居节点的感知圆心O1与盲区区域的质心P之间的距离比较示意图，O为无线传感器的感知圆心，O1为该无线传感器的某一邻居节点，P为盲区区域的质心。具体实施中，还可以由传感器节点选择出的邻居节点进一步选择覆盖盲区区域的传感器节点。具体的，该邻居节点在接收到指示消息后，可以从自身的邻居节点中，选择感知圆心与确定出的盲区区域的质心之间的距离小于自身的感知圆心与确定出的盲区区域的质心之间的距离的邻居节点，其选择过程与上述选择过程相同，这里不再赘述，依次类推，第二个收到指示消息的传感器节点可以将接收到的指示消息转发给感知圆心与确定出的质心的距离小于自身的感知圆心与确定出的质心的距离的传感器节点，具体实施中，为了防止形成环路或者给无线传感器网络带来较大的能量消耗，可以设置指示消息的最大转发次数，接收到达到最大转发次数的指示消息的传感器节点，通过增大自身的传感半径以覆盖确定出的盲区区域。具体实施中，若不存在邻居节点的感知圆心与所述质心的距离小于自身的感知圆心与所述质心的距离，则传感器节点通过缩小自身的传感半径来覆盖盲区区域。为了便于理解本发明，以下通过具体的实施例来说明本发明实施例的实施过程。本发明实施例中，设定对于覆盖区域的任一点，被各无线传感器节点的感知圆至少覆盖I次。如图7所示，为传感器节点调整传感半径的实施流程示意图，包括如下步骤S701、判断自身当前的感知圆是否处于全约束状态，如果是，则执行步骤S702，否贝U，流程结束；S702、获得各邻居节点的感知圆心和各邻居节点当前的传感半径；具体的，可以通过与各邻居节点发送交换消息的方式，获得各邻居节点的感知圆心和各邻居节点当前的传感半径；S703、确定各邻居节点当前的感知圆；具体的，根据步骤S702中获得的各邻居节点的感知圆心和各邻居节点当前的传感半径，确定各邻居节点当前的感知圆；S704、确定各邻居节点的感知圆在自身的感知圆内的交点集合；S705、判断确定出的交点集合中包含的交点个数是否为零，如果是，执行步骤S706，否则，执行步骤S707 ；S706、将自身的传感半径缩小为零，流程结束；S707、针对交点集合中的每个交点，统计该交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数；S708、将被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过两次的交点，确定为盲区顶点；S709、根据确定出的各盲区顶点，确定由各盲区顶点构成的盲区区域；S710、确定盲区区域的质心；具体的，可以根据质心的计算公式确定盲区区域的质心，质心的计算公式可以使用现有技术中已有的质心计算公式，这里不再赘述。、
S711、分别计算自身的感知圆心和自身的各邻居节点的感知圆心与确定出的质心之间的距离；S712、判断自身的各邻居节点中，是否存在至少一个邻居节点的感知圆心与确定出的质心之间的距离小于自身的感知圆心与确定出的质心之间的距离，如果是，执行步骤S713，否则，执行步骤S717 ；S713、选择感知圆心与确定出的质心之间的距离最小的邻居节点；具体的，比较各邻居节点的感知圆心与质心之间的距离，选择感知圆心与质心之间的距离最小的邻居节点。S714、向选择出的邻居节点发送指示报文，指示该邻居节点通过增大该邻居节 点自身的传感半径来覆盖确定出的盲区区域；具体的，指示报文中可以设置标识位，用于标识该指示报文的转发次数。S715、接收到指示报文的邻居节点判断指示报文的转发次数是否超过预设的阈值，如果是，执行步骤S716，如果否，执行步骤S711 ；S716、接收到指示报文的邻居节点通过增大自身的传感半径来覆盖盲区区域；S717、该传感器节点通过缩小自身的传感半径来覆盖盲区区域。基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种判定传感器节点的感知圆的感知状态的装置及基于该判定感知圆状态装置的传感器节点的传感半径调整装置，由于这些路由装置解决技术问题的原理与判定传感器节点的感知圆的感知状态的方法及基于该判定感知圆状态方法的传感器节点的传感半径调整方法相似，因此这些装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。如图8所示，为本发明实施例提供的传感器节点的传感半径调整装置一种可能的结构示意图，包括第一确定单元801,用于确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态；第二确定单元802，用于确定各邻居节点当前的感知圆；第三确定单元803,用于确定各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合；判断单元804，用于判断第三确定单元803确定出的交点集合所包含的交点个数是否为零；第一调整单元805，用于在判断单元804的判断结果为是时，将自身当前的传感半径缩小为零；统计单元806，用于在判断单元804的判断结果为否时，统计第三确定单元803确定出交点集合中所包含的各交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数；第四确定单元807，用于将统计单元806统计出的、被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过预设值的交点，确定为盲区顶点；第五确定单元808，用于确定由第四确定单元807确定出的各盲区顶点构成的盲区区域；第二调整单元809，用于缩小自身的传感半径来覆盖第五确定单元808确定出的盲区区域；或者，用于选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示该选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖第五确定单元808确定出的盲区区域。具体实施中，第一确定单元801，可以包括获得子单元，用于获得传感器节点当前的感知圆与该传感器节点的各邻居节点当前的感知圆的交弧；合并子单元，用于将获得子单元获得的交弧按照预设的方向进行合并；判断子单元，用于在合并后的交弧个数为I时，判断合并后的交弧的圆心角是否为360度；判定子单元，用于在判断子单元的判断结果为是时，判定该传感器节点当前的感知圆处于全约束状态。具体实施中，第二调整单元809，可以包括 第一确定子单元，用于确定自身的感知圆心与各盲区顶点的距离；第一调整子单元，用于缩小自身的传感半径为确定出的、自身的感知圆心与各盲区顶点的距离的最大值，来覆盖盲区区域。具体实施中，第二调整单元809，可以包括第二确定子单元，用于确定第五确定单元确定出的盲区区域的质心；第三确定子单元,用于分别确定自身的感知圆心和各邻居节点的感知圆心与该质心的距离；比较子单元，用于比较自身的感知圆心与第五确定子单元确定出的质心的距离和各邻居节点的感知圆心与该质心的距离；选择子单元，用于若存在至少一个邻居节点的感知圆心与该质心的距离小于自身的感知圆心与该质心的距离时，选择感知圆心与该质心的距离最短的邻居节点；第二调整子单元，用于缩小自身的传感半径；具体的，第二调整子单元可以将缩小自身的传感半径为零。指示子单元,用于指示选择子单元选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖盲区区域。具体实施中，第二调整单元809，还包括第三调整子单元，用于若不存在邻居节点的感知圆心与第五确定子单元确定出的质心的距离小于自身的感知圆心与该质心的距离时，缩小自身的传感半径来覆盖盲区区域。本发明实施例提供的传感器节点的传感半径调整方法及装置，针对当前处于全约束状态的传感器节点，确定该传感器节点的各邻居节点当前的感知圆与自身当前的感知圆的交点集合，若确定出的交点集合包含的交点个数为零，则说明该传感器节点的感知圆能够被其邻居节点的感知圆覆盖，因此，可以将自身的传感半径缩小为零；若确定出的交点集合包含的交点个数不为零，则进一步确定该交点集合中的交点被该传感器的各邻居节点的感知圆覆盖的次数，若被覆盖次数不超过预设值，则确定为盲区顶点，并确定盲区顶点构成的盲区区域；对于根据确定出的各盲区顶点确定的盲区区域，该传感器节点可以缩小自己的传感半径来覆盖该盲区区域；或者，从自身的各邻居节点中选择满足预设条件的邻居节点，缩小自身的传感半径，以及指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖该盲区区域。由此，实现了在保证无线传感器网络的覆盖性能的基础上，减少无线传感器网络的覆盖冗余，提高无线传感器网络的网络资源利用率的目的。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种传感器节点的传感半径调整方法，其特征在于，包括 确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态； 确定各邻居节点当前的感知圆；并 确定各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合； 传感器节点判断所述交点集合所包含的交点个数是否为零；以及 在判断结果为是时，将自身当前的传感半径缩小为零； 在判断结果为否时，统计所述交点集合所包含的各交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数； 传感器节点将被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过预设值的交点，确定为盲区顶点，并确定由各盲区顶点构成的盲区区域；以及 通过缩小自身的传感半径来覆盖所述盲区区域；或者选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态，具体包括 获得传感器节点当前的感知圆与该传感器节点的各邻居节点当前的感知圆的交弧； 将获得的交弧按照预设的方向进行合并； 在合并后的交弧个数为I时，判断合并后的交弧的圆心角是否为360度； 若判断结果为是，则判定该传感器节点当前的感知圆处于全约束状态。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，传感器节点通过缩小自身的传感半径来覆盖所述盲区区域，具体包括 传感器节点确定自身的感知圆心与各盲区顶点的距离；以及 缩小自身的传感半径为确定出的、自身的感知圆心与各盲区顶点的距离的最大值，来覆盖所述盲区区域。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，传感器节点选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域，具体包括 传感器节点确定所述盲区区域的质心；以及 分别确定自身的感知圆心和各邻居节点的感知圆心与所述质心的距离； 传感器节点比较自身的感知圆心与所述质心的距离和各邻居节点的感知圆心与所述质心的距离；以及 若存在至少一个邻居节点的感知圆心与所述质心的距离小于自身的感知圆心与所述质心的距离，则选择感知圆心与所述质心的距离最短的邻居节点； 传感器节点缩小自身的传感半径，并指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，传感器节点选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域，还包括 若不存在邻居节点的感知圆心与所述质心的距离小于自身的感知圆心与所述质心的距离，则传感器节点通过缩小自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。
6.如权利要求I或4所述的方法，其特征在于，通过将自身当前的传感半径缩小，并指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域，具体包括 传感器节点缩小自身的传感半径为零，并指示选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。
7.—种传感器节点的传感半径调整装置，其特征在于，包括 第一确定单元，用于确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态； 第二确定单元，用于确定各邻居节点当前的感知圆； 第三确定单元，用于确定各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合； 判断单元，用于判断所述交点集合所包含的交点个数是否为零； 第一调整单元，用于在所述判断单元的判断结果为是时，将自身当前的传感半径缩小为零； 统计单元，用于在所述判断单元的判断结果为否时，统计所述交点集合中所包含的各交点被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数； 第四确定单元，用于将所述统计单元统计出的、被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过预设值的交点，确定为盲区顶点； 第五确定单元，用于确定由第四确定单元确定出的各盲区顶点构成的盲区区域；第二调整单元，用于缩小自身的传感半径来覆盖所述盲区区域；或者，用于选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示所述选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元，包括 获得子单元，用于获得传感器节点当前的感知圆与该传感器节点的各邻居节点当前的感知圆的交弧； 合并子单元，用于将所述获得子单元获得的交弧按照预设的方向进行合并； 判断子单元，用于在合并后的交弧个数为I时，判断合并后的交弧的圆心角是否为360度； 判定子单元，用于在所述判断子单元的判断结果为是时，判定该传感器节点当前的感知圆处于全约束状态。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二调整单元，包括 第一确定子单元，用于确定自身的感知圆心与各盲区顶点的距离； 第一调整子单元，用于缩小自身的传感半径为确定出的、自身的感知圆心与各盲区顶点的距离的最大值，来覆盖所述盲区区域。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二调整单元，包括 第二确定子单元，用于确定所述第五确定单元确定出的盲区区域的质心； 第三确定子单元，用于分别确定自身的感知圆心和各邻居节点的感知圆心与所述质心的距离； 比较子单元，用于比较自身的感知圆心与第五确定子单元确定出的质心的距离和各邻居节点的感知圆心与所述质心的距离；选择子单元，用于若存在至少一个邻居节点的感知圆心与所述质心的距离小于自身的感知圆心与所述质心的距离时，选择感知圆心与所述质心的距离最短的邻居节点； 第二调整子单元，用于缩小自身的传感半径； 指示子单元，用于指示所述选择子单元选择出的邻居节点增大该邻居节点自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第二调整单元，还包括 第三调整子单元，用于若不存在邻居节点的感知圆心与所述第五确定子单元确定出的质心的距离小于自身的感知圆心与所述质心的距离时，缩小自身的传感半径来覆盖所述盲区区域。
12.如权利要求10所述的装置，其特征在于， 所述第二调整子单元，具体用于缩小自身的传感半径为零。
全文摘要
本发明公开了一种传感器节点的传感半径调整方法及装置，用于在保证无线传感器网络覆盖性能的基础上，减少覆盖冗余，提高网络资源利用率。其中，所述方法包括确定传感器节点当前的感知圆处于全约束状态；确定各邻居节点当前的感知圆；并确定各邻居节点当前的感知圆在自身当前的感知圆内的交点集合；若交点集合所包含的交点个数为零，将自身当前的传感半径缩小为零；否则，将被各邻居节点当前的感知圆覆盖的次数不超过预设值的交点，确定为盲区顶点；以及通过缩小自身的传感半径来覆盖盲区顶点构成的盲区区域；或者选择满足预设条件的邻居节点，并通过将自身当前的传感半径缩小，以及指示选择出的邻居节点来覆盖所述盲区区域。
文档编号H04W84/18GK102769853SQ20111011281
公开日2012年11月7日 申请日期2011年5月3日 优先权日2011年5月3日
发明者李捷, 温雪垠, 韩志杰 申请人:中国移动通信集团河南有限公司