專利名稱：一種基于檢測信息融合的無線傳感器網(wǎng)絡確定性部署方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡部署方法，具體涉及一種基于檢測信息融合的無線傳感器網(wǎng)絡確定性部署方法，可以應用于戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測、工廠自動化設備狀態(tài)檢測與診斷以及城市交通安全監(jiān)控等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用無線傳感器網(wǎng)絡實施環(huán)境參數(shù)或者設備狀態(tài)監(jiān)測，在戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)控、工廠自動化設備檢測與診斷等領(lǐng)域具有廣泛的應用。網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點如何部署，關(guān)系著監(jiān)測的準確性和監(jiān)測效率，同時也關(guān)系著實施監(jiān)測所花費的代價和成本，因此，有效的部署方式和方法顯得尤為重要?，F(xiàn)有技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點部署包括隨機部署方式和確定性部署方式，隨機部署主要應用于工作人員無法接近或者存在危險的監(jiān)測環(huán)境，比如原始森林和核輻射區(qū)域等，確定性部署主要適用于自動化工廠和船廠等便于工作人員接近和安裝的場所。目前， 確定性部署方式在無線傳感器網(wǎng)絡實際工程應用中占據(jù)了主導作用。無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點部署，一方面需要保證監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的目標可以被監(jiān)測到，另一方面需要盡量減少所部署的傳感器節(jié)點數(shù)量，以降低網(wǎng)絡監(jiān)測成本。傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡部署方法，通常從物理覆蓋角度出發(fā)，以幾何分析為手段，確定需要部署的傳感器節(jié)點數(shù)量和具體的放置位置。該方法沒有考慮傳感器節(jié)點之間的信息協(xié)作處理能力，屬于保守型方法，基于該方法計算需要部署的傳感器節(jié)點數(shù)量較多，增加了網(wǎng)絡監(jiān)測的成本代價。此外，由于部署無線傳感器網(wǎng)絡的目的是實現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)目標的實時監(jiān)測，基于幾何分析的部署方法，僅能確定傳感器節(jié)點數(shù)量和具體的放置位置，無法應用于目標是否存在的分析和判斷。部署無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點，另外一種方法是從信息覆蓋角度出發(fā)。不同于物理覆蓋，信息覆蓋主要從協(xié)作信息處理角度出發(fā)，通過融合不同傳感器節(jié)點的檢測信息，提高傳感器節(jié)點的感知范圍，從而減少用于監(jiān)測的傳感器節(jié)點數(shù)量，降低網(wǎng)絡監(jiān)測成本?；谛畔⒏采w的無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點部署，涉及到傳感器感知方式、參數(shù)估計和數(shù)據(jù)融合等多個方面，目前提出的方法主要針對森林火災監(jiān)測和核污染區(qū)域監(jiān)測等需要采用隨機部署方式的應用領(lǐng)域而言，對于自動化設備監(jiān)測和船廠集裝箱監(jiān)測等可以進行確定性部署的應用領(lǐng)域，如何確定需要部署的傳感器節(jié)點數(shù)量和傳感器節(jié)點的具體放置位置，尤其如何確定傳感器節(jié)點之間的間隔距離，目前仍然缺乏有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種無線傳感器網(wǎng)絡確定性部署方法，充分利用傳感器節(jié)點之間協(xié)作信息處理能力，減少達到給定檢測概率所需要部署的傳感器節(jié)點數(shù)量，從而降低利用無線傳感器網(wǎng)絡實施監(jiān)控的成本。本發(fā)明的另一個目的是將上述方法用于目標監(jiān)測和設備故障檢測與診斷。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于檢測信息融合的無線傳感器網(wǎng)絡確定性部署方法，首先測定相鄰傳感器節(jié)點之間的最大間隔距離dmax，再確定需要部署的傳感器節(jié)點數(shù)量和具體的放置位置；其中，測定相鄰傳感器節(jié)點之間的最大間隔距離dmax的方法是(1)在需要部署傳感器的場所設置N個傳感器，利用傳感器裝置檢測目標信號強度&，k = 1，2，L，N，其中，k表示第k個傳感器，N表示網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點的數(shù)量，N為大于等于2的整數(shù)；一般來說，傳感器的部署需要按照正方形或者三角形形狀進行部署，為保證目標能夠被檢測到，需要保證傳感器節(jié)點之間的間隔距離，部署的傳感器節(jié)點數(shù)量與需要監(jiān)測的區(qū)域的大小相關(guān)聯(lián)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可據(jù)此選擇N的大?。?2)根據(jù)目標特征參數(shù)表達式A=F+ k= 1，2，L，K，其中，α表示信號衰減
權(quán)利要求
1. 一種基于檢測信息融合的無線傳感器網(wǎng)絡確定性部署方法，其特征在于首先測定相鄰傳感器節(jié)點之間的最大間隔距離dmax，再確定需要部署的傳感器節(jié)點數(shù)量和具體的放置位置；其中，測定相鄰傳感器節(jié)點之間的最大間隔距離dmax的方法是(1)在需要部署傳感器的場所設置N個傳感器，利用傳感器裝置檢測目標信號強度&， k = 1，2，L，N，其中，k表示第k個傳感器，N表示網(wǎng)絡中傳感器節(jié)點的數(shù)量，N為大于等于2 的整數(shù)；(2)根據(jù)目標特征參數(shù)表達式A=4+ k= 1，2，L，K，其中，α表示信號衰減 系數(shù)，K表示進行檢測信息融合的傳感器節(jié)點數(shù)量，dk表示目標與第k個傳感器節(jié)點之間的間隔距離，nk表示第k個傳感器節(jié)點檢測時引入的噪聲，利用最優(yōu)線性無偏估計方
2.權(quán)利要求1所述無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點確定性部署方法在目標監(jiān)測和設備故障檢測與診斷中的應用，其特征在于在待監(jiān)測環(huán)境或待檢測設備中，采用權(quán)利要求1所述方法確定傳感器節(jié)點的具體放置位置，利用傳感器檢測目標信號強度X，同時計算目標特征參數(shù)θ的估計值纟和參數(shù)估計誤差n如果/:·J|"| A' 當時，則判斷目標存在或者設備故障發(fā)生，反之，當貞 <屯時，則判斷目標不存在或者設備無故障發(fā)生，其中，θ ^為事先設定的判斷閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于檢測信息融合的無線傳感器網(wǎng)絡確定性部署方法，利用傳感器裝置檢測目標信號強度x，目標可以同時被多個傳感器裝置檢測到；根據(jù)檢測到的目標信號強度和目標特征參數(shù)表達式采用最優(yōu)線性無偏估計方法，計算目標特征參數(shù)θ的估計值和參數(shù)估計誤差然后，計算相鄰傳感器節(jié)點之間的最大間隔距離dmax；最后，根據(jù)dmax計算需要部署的傳感器節(jié)點數(shù)量和具體的放置位置。本發(fā)明利用傳感器節(jié)點之間的信息協(xié)作處理能力，以參數(shù)估計理論為基礎(chǔ)，在給定檢測概率條件下，可以大量減少用于檢測的傳感器節(jié)點數(shù)量，提高檢測效率，降低無線傳感器網(wǎng)絡實施有效監(jiān)測的成本，適用于工廠自動化設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷和城市交通安全監(jiān)控等領(lǐng)域。
文檔編號H04W24/04GK102256269SQ20111025306
公開日2011年11月23日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者朱忠奎, 汪一鳴, 鄭建穎, 黃偉國, 黃艷 申請人:蘇州大學