[发明专利]一种无线传感器网络三维表面覆盖方法及装置

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络三维表面覆盖方法，该方法包括：确定待部署传感器节点的三维表面上的可部署位置集合；确定如果在每个可部署位置部署传感器节点，相应传感器节点对二维平面上的各网格点的感知概率，二维平面为三维表面的垂直投影平面，预先被划分成若干个设定大小的网格，每个网格被离散成一个网格点；确定三维表面上传感器节点的待部署位置集合；在待部署位置集合包含的每个待部署位置上部署传感器节点。应用本发明实施例所提供的技术方案，可以在三维表面合理部署传感器节点，对三维表面进行完整监测，同时，可以避免存在冗余节点浪费资源。本发明还公开了一种无线传感器网络三维表面覆盖装置，具有相应技术效果。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无线传感器网络三维表面覆盖方法及装置。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，无线传感器网络逐渐发展起来，因其具有便利性、成本低等优势，在工农业控制、抢险救灾等各个领域均得到了广泛应用。通过无线传感器网络可以对目标区域进行监测，具体的，在目标区域部署若干个传感器节点，各个传感器节点进行数据的收集，并将收集到的数据发送给基站节点，基站节点再通过网络或者卫星将数据发送给任务管理节点，实现对整个目标区域的监测。每个传感器节点具有一定的感知范围，在目标区域中怎样部署传感器节点，才能使得传感器节点的感知范围尽可能覆盖整个目标区域，是当前无线传感器网络研究中基础且重要的问题。

如果目标区域为二维平面区域，则利用传感器节点的圆盘感知模型可以对目标区域进行覆盖。但随着对无线传感器网络研究的不断深入，圆盘感知模型逐渐不适用于解决现实中的问题，三维感知模型应运而生。三维无线传感器网络的研究主要有两类：一类是三维空间、一类是三维表面。在三维空间中使用球体感知模型，如在水下进行目标区域监测。对于三维表面，如现实世界中的山体，需要考虑山体坡度的影响，利用球体感知模型计算传感器节点在山体表面覆盖的区域时，需要知道山体的曲面函数，从而得出覆盖范围，计算方法往往比较复杂。

目前对无线传感器网络的三维表面覆盖问题，大多采用随机部署的方式，来达到监测的目的。如果随机部署的传感器节点较少，很可能会因为传感器节点分布不均匀而导致对目标区域的覆盖范围较小，不能对目标区域进行完整监测，对目标区域的监测效果较差，如果随机部署的传感器节点较多，则可能会出现大量冗余节点的问题，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线传感器网络三维表面覆盖方法及装置，以在三维表面合理部署传感器节点，对三维表面进行完整监测的同时，避免存在冗余节点浪费资源。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种无线传感器网络三维表面覆盖方法，包括：

确定待部署传感器节点的三维表面上的可部署位置集合，所述可部署位置集合中包含多个传感器节点的可部署位置；

确定如果在每个可部署位置部署传感器节点，相应传感器节点对二维平面上的各网格点的感知概率，所述二维平面为所述三维表面的垂直投影平面，预先被划分成若干个设定大小的网格，每个网格被离散成一个网格点；

根据每个可部署位置对应的各网格点的感知概率，确定所述三维表面上传感器节点的待部署位置集合；

在所述待部署位置集合包含的每个待部署位置上部署传感器节点。

在本发明的一种具体实施方式中，所述确定如果在每个可部署位置部署传感器节点，相应传感器节点对二维平面上的各网格点的感知概率，包括：

针对每个可部署位置，确定如果在该可部署位置部署传感器节点，该传感器节点在二维平面的各个覆盖方向上的实际感知半径；

根据该传感器节点在所述二维平面的各个覆盖方向上的实际感知半径，确定该传感器节点对所述二维平面上的各网格点的感知概率。