[发明专利]一种三维表面传感器网络部署方法

权利要求书

1.一种三维表面传感器网络部署方法，其特征在于包括如下步骤：

1)利用GIS技术采集待监测区域的三维地理信息数据点集PA；其中，PA_i(x_i,y_i,z_i)表示第i个点，x_i表示第i个点的经度,y_i表示第i个点的纬度,z_i表示第i个点的高度；

2)利用Choi算法对点集PA进行三角剖分，得到剖分三角形序列N₁；

3)对剖分三角形序列N₁按照外接曲面拟圆准则和空间形状优化准则进行优化，得到优化后的剖分三角形序列N₂；

4)取剖分三角形序列N₂中三角形的每个顶点作为传感器节点候选部署位置，记点集为PB；

5)根据覆盖区域最大和覆盖面无交集两个原则，对点集PB进行优化，得到参考点集为PC；

6)利用Choi算法对参考点集PC进行三角剖分，得到剖分三角形序列N₃；

7)利用剖分三角形序列N₃计算新的参考点，加入到参考点集PC中；

8)取参考点集PC中的点为传感器网络部署的实际节点部署位置，实现三维表面传感器网络部署。

2.根据权利要求1所述的三维表面传感器网络部署方法，其特征在于所述步骤1)中，采集待监测区域的三维地理信息数据点集的具体方法如下：

1.1)通过野外实测、航天航空遥感、航测、全球卫星定位系统(GPS)获取待监测区域的地理信息；

1.2)将地理信息按点、线、面抽象成具有不同行为特征的层面，得到属性数据和空间数据，属性数据包括地理实体质量和数量，空间数据为实体的位置信息即实体的三维坐标；

1.3)利用数字化仪、解析测图仪对属性数据进行验证、修改、编辑，得到待监测区域的空间坐标信息离散点集PA。

3.根据权利要求1所述的三维表面传感器网络部署方法，其特征在于步骤5)中，对点集PB进行优化，得到参考点集PC的方法如下：

5.1)初始化参考点集PC，PC＝{PB₁},其中PB₁为点集PB中的第一个元素；

5.2)计算参考点与PB中其他所有点的距离d；

5.3)选择距离满足条件2r＜d＜4r且不在参考点集PC中的点为新的参考点，加入到参考点集PC中，其中r为传感器节点的感知半径；

5.4)对参考点集PC中新加入的点，重复步骤5.2)到步骤5.3)，直至没有新的参考点加入；

5.5)参考点集PC为优化后的传感器节点部署位置。

4.根据权利要求1所述的三维表面传感器网络部署方法，其特征在于步骤7)中，利用剖分三角形序列N₃计算新的参考点，加入到参考点集PC中，具体方法如下：

7.1)取剖分三角形序列N₃中的第一个三角形；

7.2)计算三角形的外心以及三角形的外心与三角形顶点的距离L；

7.3)判断L是否大于2r，如果大于2r转步骤7.4)，否则转步骤7.5)；

7.4)在三角形外心与顶点之间插入传感器节点；

7.5)将外心和需要插入的节点沿高度坐标垂直投影到剖分三角形序列N₂中的三角形上；

7.6)根据外心和每一个需要插入节点的经度、纬度坐标，以及三角形平面方程，计算每一个投影点的空间坐标；

7.7)将投影点作为新的参考点加入到参考点集PC中；

7.8)取N₃中下一个三角形，重复步骤7.2)到步骤7.7)，直至遍历完剖分三角形序列N₃。

5.根据权利要求4所述的三维表面传感器网络部署方法，其特征在于步骤7.4)中，需要若三角形外心坐标为O(x₀,y₀,z₀)，顶点坐标为E(x₁,y₁,z₁)，则待插入节点坐标R_n(x_n,y_n,z_n)计算公式如下：

其中