一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其包括如下步骤：a、空洞边缘节点向冗余节点广播空洞边界信息；b、冗余节点将修补位移量以及初始能量发送至空洞边缘节点；c、空洞边缘节点确定最佳补偿移动冗余节点，并发送补偿移动消息；d、确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点进行移动，以完成一个冗余节点的补偿覆盖；e、更新上述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点的节点属性为边缘节点，更新冗余节点域空洞边缘节点的节点集合，重复上述步骤，直至消除所述覆盖空洞。本发明通过对冗余节点成本与冗余节点能耗等因素的平衡，选择最佳补偿移动冗余节点移动到合理的补偿位置点，以改善网络覆盖质量，延长网络寿命。
【专利说明】一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种覆盖补偿方法，尤其是一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，属于无线传感器网络的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]覆盖质量是无线传感器网络的基础性问题之一，是无线传感器网络服务质量的重要度量指标。但监测区域内传感器节点随机部署、能量耗尽或被恶劣监测环境破坏等情况都极易使网络形成覆盖盲区，产生空洞。覆盖空洞的出现会使得网络质量急剧下降，生存周期骤减，但同时网络中还会遗留一些未被利用的冗余节点，造成了能量充分而生存期短暂的矛盾。而混合传感器网络则是解决这一问题的有效手段，在已有的静止传感器网络中，弓丨入具有移动能力的冗余节点，构成混合网络，通过移动冗余节点，可以实现对覆盖缺陷的弥补。
[0003]目前，采用节点移动性能解决覆盖空洞问题的研究成果，大多集中在基于对几何学知识的借鉴与应用。其中目标覆盖空洞修补算法CHPA、以及利用移动传感器节点对空洞进行修补的三角形贴片法PATT均能以较高的覆盖率完成对空洞的修补，稳定性也较高，但没有考虑对网络中现有冗余资源的利用。之后，邓亚平等学者提出了一种利用向量代数的分布式方法实现了对冗余节点的有效部署，能较好的利用网络中富余资源，但该算法在维持较好的网络覆盖率同时，也造成了空洞零散化和小面积空洞出现的现象。因此，针对无缝覆盖要求的监测环境，如国防军事、反恐救灾等领域，这类覆盖补偿算法并不适用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其在已知覆盖空洞的前提下，以无缝覆盖为目标要求，充分利用网络冗余资源，通过对冗余节点成本与冗余节点能耗等因素的平衡，选择最佳补偿移动冗余节点移动到合理的补偿位置点，以改善网络覆盖质量，延长网络寿命。
[0005]按照本发明提供的技术方案，一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，所述覆盖补偿方法包括如下步骤:
[0006]a、对于混合传感器网络中的已知覆盖空洞，利用已知覆盖空洞的空洞边缘节点向所述覆盖空洞中的冗余节点广播空洞边界信息；
[0007]b、冗余节点根据接收的空洞边界信息本地计算对应的修补位移量,冗余节点并将所述对应的修补位移量以及初始能量Eci(A)发送至广播空洞边界信息的空洞边缘节点；
[0008]C、空洞边缘节点根据每个冗余节点的初始能量EtlCri),计算得到每个冗余节点相应的剩余期望值EJri)，空洞边缘节点根据接收的修补位移量以及剩余期望值EJri)确定最佳补偿移动冗余节点，并向所述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点发送补偿移动消息；
[0009]d、确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点在接收到补偿移动信息后，根据步骤b中本地计算的修补位移量进行移动，以完成一个冗余节点的补偿覆盖；
[0010]e、更新上述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点的节点属性为边缘节点，更新冗余节点域空洞边缘节点的节点集合，重复上述步骤，直至消除所述覆盖空洞。
[0011]所述步骤a中，在空洞边缘节点集合S中随机选取搜寻三个相邻空洞边缘节点
sk, Sj和S1,三个相邻空洞边缘节点间的关系为:
【权利要求】
1.一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是，所述覆盖补偿方法包括如下步骤: (a)、对于混合传感器网络中的已知覆盖空洞，利用已知覆盖空洞的空洞边缘节点向所述覆盖空洞中的冗余节点广播空洞边界信息； (b)、冗余节点根据接收的空洞边界信息本地计算对应的修补位移量，冗余节点并将所述对应的修补位移量以及初始能量Eci(A)发送至广播空洞边界信息的空洞边缘节点； (c)、空洞边缘节点根据每个冗余节点的初始能量EciCri),计算得到每个冗余节点相应的剩余期望值EJri)，空洞边缘节点根据接收的修补位移量以及剩余期望值EJri)确定最佳补偿移动冗余节点，并向所述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点发送补偿移动消息； (d)、确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点在接收到补偿移动信息后，根据步骤(b)中本地计算的修补位移量进行移动，以完成一个冗余节点的补偿覆盖； (e)、更新上述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点的节点属性为边缘节点，更新冗余节点域空洞边缘节点的节点集合，重复上述步骤，直至消除所述覆盖空洞。
2.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是:所述步骤(a)中，在空洞边缘节点集合S中随机选取搜寻三个相邻空洞边缘节点sk，Sj和S1，三个相邻空洞边缘节点间的关系为
3.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是:所述步骤(b)中，收到空洞边界信息的冗余节点表示为冗余节点集合Qall,对于冗余节点集合Qall中的任一冗余节Ari(Xmyii)独立计算的修补位移量包括方位角Θ (A)和移动距离U(ri)。
4.根据权利要求3所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是:所述确定方位角Θ (^)的方法为: 首先定义如下向量:
5.根据权利要求3所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是:所述确定移动距离LciOg的方法为:
6.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是:所述步骤(C)中，空洞边缘节点Sj计算冗余节点集合Qall中相应冗余节点的剩余期望值E1^ Cri),并选择剩余能量期望值最大且满足民(ri)≤Eth的冗余节点作为最佳补偿移动冗余节点Rbest,空洞边缘节点S」向最佳补偿移动冗余节点Rbest发送补偿移动消息，告知所述冗余节点为最佳补偿移动冗余节Rbest点；剩余能量期望值民(ri)的计算为: ErCri) = a E0Cri)-β L0Cri)(III) 其中，Eth为节点正常工作所需最小能量阈值，α (α ^ I)为能量续航参数，β为移动单位距离消耗的能量，EtlCri)为冗余节点Iri的初始能量，LtlCri)为冗余节点!Ti到待修补位置的移动距离。
7.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是:所述混合传感器网络中的节点采用二进制感知模型。
8.根据权利要求5所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是:对于相邻空洞边缘节点sk，Sj和S1之间的空洞边缘交叉点pk，应选择满足d(r’，pk) < Rs(k e [1,2])的点r’作为冗余节点^的最终移动终点，其中，点r’为冗余节点在移动方向上的移动终点。
【文档编号】H04W84/18GK104023343SQ201410270934
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】吴宏杰, 方瑜, 袁雪松, 郭立侠, 秦宁宁 申请人:无锡市计量测试中心