一種基于回收替換的覆蓋空洞消除方法
【專利摘要】一種基于回收替換的覆蓋空洞消除方法包括以下步驟：在N個節(jié)點隨機(jī)部署后，采用網(wǎng)格法計算覆蓋度，能量覆蓋密度，空洞數(shù)和冗余節(jié)點數(shù)；計算移動機(jī)器人攜帶的節(jié)點數(shù)；根據(jù)距離空洞最近的冗余節(jié)點修補(bǔ)空洞的原則，移動機(jī)器人回收替換路徑計算；移動機(jī)器人回收替換節(jié)點，移動節(jié)點回到能量站后立給回收的節(jié)點充電，給移動節(jié)點充電；回到步驟2，再次觸發(fā)節(jié)點的回收替換。
【專利說明】一種基于回收替換的覆蓋空洞消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于回收替換的覆蓋空洞消除方法【背景技術(shù)】
[0002]在靜態(tài)節(jié)點組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)里，節(jié)點隨機(jī)部署后，有覆蓋空洞，冗余節(jié)點。找到冗余節(jié)點。冗余節(jié)點造成網(wǎng)絡(luò)能量的浪費，空洞造成覆蓋率，事件探測率的降低。另一方面，節(jié)點能量是有限的，事件頻發(fā)的區(qū)域的節(jié)點能量會很快耗盡，產(chǎn)生覆蓋空洞，而這個區(qū)域又是需要重點監(jiān)控的區(qū)域，由于敵人攻擊而損壞的節(jié)點也會產(chǎn)生新的空洞。這些都會導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能下降。如何解決覆蓋空洞，增強(qiáng)覆蓋是近年的研究熱點之一。解決此類問題的方法主要是冗余節(jié)點的重新部署和增量部署。
[0003]Wang等人在所有節(jié)點都是可以移動的基礎(chǔ)上提出了一種級聯(lián)式通過平衡能耗和節(jié)點反應(yīng)時間的方法來移動冗余節(jié)點去填補(bǔ)空洞區(qū)域。這些算法都是冗余節(jié)點的再部署，沒有考慮需要新節(jié)點修補(bǔ)空洞的情況。而且節(jié)點的重新部署要求所有或大部分傳感器節(jié)點具有移動性[6]，移動節(jié)點造價比較高，會造成成本的大量增加。Yongguo Mei等人提出了在一個大規(guī)模的靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)使用小數(shù)量的移動機(jī)器人來取代失效的傳感器。他們分別采用集中式和分布式算法協(xié)調(diào)機(jī)器人運(yùn)動，使移動機(jī)器人運(yùn)動過程中能量消耗以及前期的消息最少。主要考察了失效節(jié)點的修補(bǔ)問題，沒有綜合考慮整個網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點狀態(tài)。增量部署就是重新部署新的節(jié)點，由于節(jié)點硬件的不可再生，開銷也比較大；二是硬件和廢棄電池容易造成環(huán)境污染。針對此現(xiàn)狀，本發(fā)明提出基于節(jié)點回收替換的空洞修復(fù)算法，以一個移動機(jī)器人回收冗余節(jié)點，對覆蓋空洞區(qū)域增量部署新節(jié)點。對一系列冗余節(jié)點(二類節(jié)點)和覆蓋空洞點，能量耗盡節(jié)點，組織適當(dāng)?shù)男熊嚲€路，使移動修理節(jié)點有序地通過它們，在滿足一定的約束條件(貨物需求量、發(fā)送量、交發(fā)貨時間、車輛容量限制、行駛里程限制、時間限制等)下，達(dá)到一定問題的目標(biāo)(如路程最短、費用最少、時間盡量少等)。這既保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能，又回收了冗余節(jié)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服已有的覆蓋空洞修補(bǔ)方法的不足，本發(fā)明提供一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋空洞消除實現(xiàn)方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]I基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測算法
[0007]在N個節(jié)點隨機(jī)部署后，采用Ieach協(xié)議分簇，采用網(wǎng)格法計算覆蓋度Ctl,覆蓋空洞數(shù)H和冗余節(jié)點數(shù)R (網(wǎng)絡(luò)中只有這二類節(jié)點)。sink節(jié)點收集這些信息后，通知移動節(jié)點。這時能量充電站，sink節(jié)點，移動機(jī)器人處于同一個位置。基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測算法具體操作步驟如下:
[0008]基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測算法具體操作步驟如下:
[0009](I)將感知區(qū)間用邊長為I的網(wǎng)格劃分出來，確定網(wǎng)格的中心點。計算每個網(wǎng)格中心點與各個節(jié)點的距離，從而判斷該網(wǎng)格是否被覆蓋。將未被覆蓋的網(wǎng)格位置記錄下來。被第k個節(jié)點覆蓋的網(wǎng)格標(biāo)記定義一個矩陣，其元素《%表示網(wǎng)格點，由公式I來判定網(wǎng)格
/;是否屬于節(jié)點k的感應(yīng)區(qū)域。
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于回收替換的覆蓋空洞消除方法，所述的方法包括以下步驟: 步驟1，基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測算法 在N個節(jié)點隨機(jī)部署后，采用Ieach協(xié)議分簇，采用網(wǎng)格法計算覆蓋度Ctl，覆蓋空洞數(shù)H和冗余節(jié)點數(shù)R (網(wǎng)絡(luò)中只有這二類節(jié)點)；sink節(jié)點收集這些信息后，通知移動節(jié)點；這時能量充電站，sink節(jié)點，移動機(jī)器人處于同一個位置；基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測算法具體操作步驟如下: 基于網(wǎng)格的覆蓋空洞檢測算法具體操作步驟如下: (1.1)將感知區(qū)間用邊長為I的網(wǎng)格劃分出來，確定網(wǎng)格的中心點；計算每個網(wǎng)格中心點與各個節(jié)點的距離，從而判斷該網(wǎng)格是否被覆蓋；將未被覆蓋的網(wǎng)格位置記錄下來；被第k個節(jié)點覆蓋的網(wǎng)格標(biāo)記定義一個矩陣，其元素表示網(wǎng)格點，由公式I來判定網(wǎng)格刀是否屬于節(jié)點k的感應(yīng)區(qū)域。；
【文檔編號】H04W16/18GK103716806SQ201310581075
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】范興剛, 林星星, 張兆娟, 王恒 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)