[发明专利]一种连通约束下有向传感器任务监测的部署方法

权利要求书

1.一种连通约束下有向传感器任务监测的部署方法，其特征是，包括：

步骤S1：基于定向任务监测模型，构建关于如何部署最多B个符合连通约束条件下的有向传感器使N个可监测任务的整体监测效用最大化的问题的数学模型，所述关于如何部署最多B个符合连通约束条件下的有向传感器使N个可监测任务的整体监测效用最大化的问题即连通有向传感器部署问题P1；

步骤S2：将步骤S1中的问题简化成找到最多B个连通的候选位置用于部署最多B个全向传感器来达到整体监测效用最大化的问题，即连通约束下的子模集函数优化问题P2；

步骤S3：设计一种解决连通约束下的子模集函数最大化的近似算法，获得部署全向传感器的B个最佳候选位置；

步骤S4：为各个最佳候选位置选择部署全向传感器的最佳方向，即部署传感器最佳方向选择问题P3，包括方向角提取和最佳方向角选择，从而达到整体任务监测效用最大化的目标。

2.根据权利要求1所述的部署方法，其特征是，

步骤S1具体包括：

设有监测任务o_i，其范围近似为一个以该点为圆心、圆心角为A_o、半径为D的扇形；设有有向传感器s_j，其监测范围近似为一个以该点为圆心、圆心角为A_s、半径为D的扇形；o_i、s_j朝向方向的单位向量分别为||o_is_j||代表o_i与s_j之间的距离；假设有N个目标监测任务，记为O＝{o₁,...,o_N}，在具有固定的已知位置的二维区域Ω中，有一个同构集合的B个有向传感器S＝{s₁,...,s_B}有待部署在Ω平面上M个候选位置P＝{p₁,...,p_M}构成的连通图；定义有向传感器为二元组＜p_i,θ_i＞，其中p_i是候选位置，θ_i是传感器部署在候选位置p_i处的方向角；对于同一个候选位置p_i，最多部署个传感器，即候选位置的最大数目传感器的约束；来表示候选位置p_i的策略集，即表示策略集合；F是策略集合的子集，F^a是满足候选位置最大数目传感器约束以及最多有B个传感器约束的策略集合；

连通有向传感器部署问题P1表示如下：

(P1)

s.t.A∈F^αand Subgraph A is connected

其中，

其中，P_r(s_i,θ_i,o_j,φ_j)表示从传感器s_i到任务o_j的监测效用，f(A)是当有向传感器选择A集合的部署策略时的总体监测效用，是随s_i和o_j之间距离变化的一个减函数；表示方向矢量，由方向矢量表示的传感器s_i仅能够监测在一个扇形监测区域中的任务，这个扇形监测任务的监测角度为A_s，监测半径为D；表示方向矢量，由方向矢量表示的监测任务o_j只能被一个扇形的监测区域监测，该扇形区域的被监测角度为A_o，监测半径为D；

步骤S2中，连通约束下的子模集函数优化问题P2表示如下：

(P2)

s.t.A'∈P and Subgraph A'is connected

其中，是B个全向传感器的整体监测效用；

步骤S4中，部署全向传感器最佳方向选择问题P3表示如下：

(P3)

s.t.θ_i∈[0,2π)

其中，是考虑传感器的方向之后的总体监测效用；

式中，φ_j表示任务的方向角。