G平面化算法根据以上的原则可以大量减少节点之间的链路信息。
[0055] 所图3所示，以大拇指垂直二维平面朝上，其它4个手指向内弯曲，4个手指弯曲的 方向即为通信选择方向。图3中图a为右手法则示意图，图3中图b为左手法则示意图。
[0056] 所图4所示，从一条边出发，按照左手法则或者右手法则搜索与其相邻且无交叉 的边，最后回到最开始搜索的那条边，形成一个闭合回路，所述闭合回路设置为Face。
[0057] 如图5所示，将传感器节点以随机的方式部署到监测监控区域，如果此时有区域 发生气体泄漏，即图5中灰色团状区域，此时部分传感器节点会检测到气体泄漏并报警，图 中白色的传感器节点即为已经报警的节点。
[0058] 如图6所示，根据GG平面化算法将已部署的传感器节点进行平面化，然后根据平 面化的结果标记出内边界节点、外边界节点、桥边，图6中黑色节点为内边界节点、外边界 节点，黑色的边AB为桥边。所述内边界节点表示传感器节点本身是检测到毒气的报警节 点，并且在GG平面化之后的链路中与其直接相连的一跳邻居传感器节点内有未报警的节 点。所述外边界节点表示传感器节点本身是未报警节点，并且在GG平面化之后的链路中与 其直接相连的一跳邻居节点内有检测到毒气的报警节点。
[0059] 如图7所示，根据已标记的桥边，所述桥边表示在GG平面化算法后，连接一跳通信 范围内直接相邻相连的内边界节点跟外边界节点的边；再按照左手法则或右手法则进行每 条桥边所在的Face面搜索。
[0060] 如图8所示，以桥边AB为例，按照右手法则进行Face面搜索，首先AB先找到外边 BC，由于没有回到桥边AB，所以标记外边BC并以外边BC按照右手法则继续搜索，以此类推 能够分别找到外边CD、外边DE，桥边EF，内边AF之后重新回到起始连通边AB，所述始连通 边表示进行一个Face搜索的最开始的那条边，即桥边AB，此时一个Face搜索完毕。从这 个Face能够得到的信息是传感器节点A、传感器节点F为内边界节点，边AF为内边，传感器 节点B、E是外边界节点，传感器节点C、D是外边界上的节点，边BC、⑶、DE都是外边界上的 边。
[0061 ] 如图9所示，表示根据Face面搜索完毕后的结果，得到标记后的内边界信息、外边 界fg息。
[0062] 如图10所示，得到内边界信息、外边界信息后，分别选出一个距离Sink节点相对 距离最近的Sender报送者节点，所述Sender报送者节点表示边界上距离Sink节点相对距 离最近，并汇总了边界的信息，然后发送给Sink节点。
[0063] 因为选择内边界、外边界上的Sender报送者节点过程是一样的，所以我们以内边 界选取Sender报送者节点为例阐述：如图11中图a所示，首先各个传感器节点会先进行一 跳范围邻居内广播，根据邻居传感器节点与Sink节点的距离信息，与自身信息进行比较， 如果自身距离较大，则把自己所搜集的信息发送给邻居节点；例如图11中传感器节点与 Sink节点之间距离设置为D，传感器节点A、B、N与Sink节点之间距离分别为：Dsa、Dsb、 Dsn，由于Dsa>Dsb，Dsa>Dsn，因此传感器节点A会把包括浓度，位置等信息发送给传感器节 点B和传感器节点N，以此类推，直到找到内边界上距离Sink节点最近的传感器节点也就是 Sender报送者节点。如图11中图b所示，I为Sender报送者节点，它汇集了整个内边界以 及内边界节点的信息，之后由传感器节点I把整个内边界信息发送给Sink节点。
[0064] 如图12所示，根据距离信息选择Sender报送者节点可能会出现陷入一个局部最 优，但不是全局最优的问题。如图所示，传感器节点B是在它邻居节点中距离Sink节点最 近，因此它就收集传感器节点A，传感器节点C传送来的数据，但是传感器节点B并不是最终 的Sender报送者节点，它没有完整的边界信息，不能根据接收到的信息得出一个闭合回路 的边界，因此陷入了一个局部最优问题。此问题的解决方案是根据传感器节点B收到边界 信息的两条路径上，选择一条传感器节点数少的路径进行反向传输，如图12中b所示，节点 B收到右侧节点A传输的数据包括节点A、M、N的信息，左侧则收到节点C传输的数据，只包 括节点C的信息，此时左侧的传输路径上的节点数比右侧的传输路径上的节点数少，因此 节点B把它收集到的数据向节点C进行反向传输发送数据，同理传感器节点E把信息发送 给传感器节点D，以此类推找到Sender报送者节点F。同理可以得到外边界上的Sender报 送者节点。
[0065] 如图13所示，Sink节点根据接收到的内边界、外边界上Sender报送者节点发送 的信息后，进行边界区域计算，就可以得到边界区域的范围、面积大小。图13中灰色区域即 为边界区域范围。
[0066] Sink节点处理收到Sender报送者节点发送的数据，使用任意多边形面积公式，即 公式（1)计算多边形的面积，公式（1)中i为第i个节点的坐标，n为此多边形上的节点个 数。内边界面积大小为和外边界面积大小％。然后边界区域面积为外边界区域 面积减少内边界面积，即公式（2)所示。
[0067]
(1)
[0068] S.区域=S外 _Srt ⑵
[0069] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于平面化算法的边界区域算法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤一：根据GG平面化算法将无线传感器网络的传感器节点部署在一个二维坐标的 平面内，每个传感器节点根据自己位置和邻居传感器节点信息，移除跳范围内一些通信链 路，产生一个没有交叉链路的局部网络； 步骤二：确定内边界节点、外边界节点、桥边； 步骤三：以任意桥边为起始连通边，根据左手法则或者右手法则为搜索选择方向完成 Face面搜索； 步骤四：根据Face面来确定内边界、外边界，并根据与Sink节点之间的距离来确定内 边界、外边界上的Sender报送者节点； 步骤五：内边界、外边界上的Sender报送者节点将内边界信息、内边界节点信息、外边 界信息、外边界节点信息均发送给Sink节点； 步骤六：Sink节点根据接收到的内边界、外边界上Sender报送者节点发送的信息后， 进行边界区域计算，得到边界区域的范围、面积大小。2. 根据权利要求1所述的基于平面化算法的边界区域算法，其特征在于：所述步骤四 中确定Sender报送者节点的步骤如下： 2a :内边界及外边界上各个传感器节点进行一跳范围邻居内广播； 2b :根据邻居传感器节点与Sink节点的距离信息，与自身距离信息进行比较，如果自 身距离较大，则把自身所搜集的信息发送给邻居传感器节点； 2c :以此类推，直到找到内边界及外边界上距离Sink节点最近的传感器节点，即 Sender报送者节点。3. 根据权利要求1所述的基于平面化算法的边界区域算法，其特征在于：所述步骤四 中确定Sender报送者节点时，如遇局部最优问题，解决步骤如下： 3a :局部最优传感器节点向收到的信息路径上传感器节点数少的一方邻居传感器节点 进行反向传输； 3b:以此类推，直到找到Sender报送者节点。4. 根据权利要求1所述的基于平面化算法的边界区域算法，其特征在于：所述步骤六 中Sink节点边界区域计算方法如下： 根据任意多边形的面积计算公式^ i为多边形 上第i个节点，η为总的节点个数，然后根据内边界、外边界上的Sender报送者节点发送的 信息，按照公式分别计算出内边界面积Srt和外边界面积％，然后外边界面积减去内边界面 积得到边界区域面积大小S边界区域=S外 -S内。
【专利摘要】本发明公开了一种基于平面化算法的边界区域算法，将传感器节点进行GG平面化后，利用左手法则或右手法则确定Face面，按照Face面搜索来确定内边界、外边界上的传感器节点、内边界、外边界；根据与Sink节点距离来确定通信方向，确定Sender报送者节点，并将收集到的所有信息发送给Sink节点，再由Sink节点计算出边界区域、区域面积。本发明提供的基于平面化算法的边界区域算法，利用无线传感器对于这些环境区域进行监控监测，及时汇报泄漏情况，较为精确的定位出有毒气体边界、所在边界范围区域、区域面积大小。从而保障泄漏区域的人员疏散，并将财产损失减到最少。
【IPC分类】H04W84/18, H04W16/18
【公开号】CN105188068
【申请号】CN201510297372
【发明人】舒磊, 李浩波, 张明翔, 周长兵, 曾俊林
【申请人】广东石油化工学院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年6月3日