[发明专利]一种基于多传感器概率感知模型的覆盖空洞消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络基于多传感器感知模型的覆盖空洞消除方法

背景技术

传感信号质量取决于传感器与事件发生地的距离，布尔圆模型是最简化的传感模型，即以传感器节点为圆心，传感半径为半径的圆为界，圆内的事件可以被可靠地感知到，圆外的事件则无法被感知。布尔圆模型在诸多结合图论做理论分析的文献中广泛采用，往往能得到简洁漂亮的理论结果。经验观察显示，感知质量随着距离的变化不是阶跃式的，而是一个渐变的过程。当传感器节点距离事件中心在r_s以内时，传感器感知概率为一定值；而大于r_s时感知概率不会骤降为0，而是服从某一概率分布，逐渐衰减至0。这种渐变过程更加符合实际情况。r_s、r_u是两个阈值，距离在r_s范围内时事件能被完全检测，而距离大于r_u时则事件不能被节点检测。

由于空间上的点可能同时被多个传感器覆盖，每个传感器对该点的检测强度都有一定的贡献，多传感器感知概率定义为:

C=1-Πi=1k(1-S(si,P))---(1)]]>

其中S(si,P)是单点感知概率，，而1-S(s_i,P)项表示发生事件的位置点P不能被感知到的概率。假设各个传感器节点以一定概率感知空间某点的事件是相互独立的，表示空间上的点P不被任何传感器节点感知到的概率，因此用1减去这项就是点P至少被1个节点感知到的概率。

在静态节点组成的传感器网络里，节点随机部署后，有覆盖空洞，冗余节点。解决此类问题的方法主要是冗余节点的重新部署和增量部署。Wang等人在所有节点都是可以移动的基础上提出了一种级联式通过平衡能耗和节点反应时间的方法来移动冗余节点去填补空洞区域。Yongguo Mei等人提出了在一个大规模的静态传感器网络使用小数量的移动机器人来取代失效的传感器。他们分别采用集中式和分布式算法协调机器人运动，使移动机器人运动过程中能量消耗以及前期的消息最少。现有的空洞修补算法大都是基于过于理想化的布尔圆感知模型的

发明内容

为了克服已有的覆盖空洞修补方法的不足,本发明提供一种无线传感器网络基于多传感器感知模型的覆盖空洞消除方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1基于网格的覆盖空洞检测算法

基于网格的覆盖空洞检测算法具体操作步骤如下：

（1）将感知区间用边长为1的网格划分出来，确定网格周围的节点，根据公式1计算网格(i,j)的感知概率，如果联合感知概率大于90%，c_i,j=1，此网格被完全覆盖否则c_i,j=0没有被覆盖。

（2）设置网格对应的覆盖矩阵，覆盖度为0的网格，即c_i,j=0，覆盖度为1的网格，c_i,j=1。

（3）对连续的未被覆盖的网格进行合并，合并的时候，采用宽度搜索和深度搜索相结合的方法可以得空洞的数量和每一个空洞面积，同时确定漏洞的位置。

（4）找出空洞的相邻节点。覆盖相邻网格的节点，即为空洞的相邻节点。

（5）计算网络覆盖率，事件检测率。假设节点i在监测区域A中的覆盖范围是COV_i，那么这个区域中所有节点的覆盖面积可以用式(2)表示。