[发明专利]基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络节点分布方法

权利要求书

1.一种基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络节点分布方法，其特征在于，所述方法包括：根据划分准则将整个圆形监测区域划分为若干等宽相邻圆环，从外向内不断向内侧圆环添加额外的传感器，每个圆环添加的传感器数量为该圆环外侧所有圆环传感器数量总和，获取每个圆环所包含的传感器节点数量，得到离散的非均匀节点密度函数；

将圆形监测区域中不同位置到基站的距离进行离散化处理，用离散化后的距离分段表示离散的非均匀节点密度函数，通过圆形监测区域中不同位置到基站的连续变化距离替换离散变化距离，获取连续非均匀节点密度函数，进而推导出泊松圆盘半径函数；

利用圆盘半径函数，得到基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络非均匀节点分布；

其中，所述离散的非均匀节点密度函数为：

其中，ρ_min为节点密度；i为圆环编号；g_min为圆环C₀所含的节点数量；R_c为圆环的宽度；n为相邻的圆环个数；

所述连续非均匀节点密度函数为：

其中，R为网络监测区域的半径，r为圆心到基站距离；

所述泊松圆盘半径函数具体为：

其中，w为期望；Rs为网络中传感器的最大传输范围；

所述利用圆盘半径函数，得到基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络非均匀节点分布具体为：

在网络中随机生成一个新节点位置，计算新节点位置与基站之间的距离，通过自适应泊松圆盘半径函数得到该新节点位置下的泊松圆盘半径大小；

若节点集合中存在某个节点到该新节点位置之间的距离小于2倍泊松圆盘半径，则认为此新节点位置添加失败，累计失败次数加1；

若节点集合中所有节点到该新节点位置之间的距离都大于等于2倍泊松圆盘半径，则认为此新节点位置添加成功，将该新节点位置添加到节点集合中，并将累计失败次数置为0。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络节点分布方法，其特征在于，所述划分准则具体为：

根据圆形监测区域中不同位置到基站的距离以及传感器的传输半径，将整个圆形监测区域划分为若干等宽相邻圆环；

圆环的宽度为传感器的传输半径大小；每个圆环所包含的节点数量与圆环面积成正比。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络节点分布方法，其特征在于，

所述圆环每单位时间生成的数据总量为(2i+1)g_minLbits，L为每个传感器每单位时间产生的数据量大小；

所述圆环每单位时间因数据传输消耗的能量为：

其中，e₁为每个传感器传输1bit数据需要消耗的能量。

4.根据权利要求3所述的一种基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络节点分布方法，其特征在于，所述圆环的最外层C_n-1层节点的寿命为：

其中，e₀为初始能量。

5.根据权利要求1所述的一种基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络节点分布方法，其特征在于，所述方法还包括：

固定的时间间隔下，让所有传感器各自随机生成一个0至该传感器位置上节点密度值之间的随机数ρ_x；

若随机数ρ_x大于网络工作所需的最小密度ρ_min，传感器将处于休眠状态；

若随机数ρ_x小于网络工作所需的最小密度ρ_min，传感器将处于工作状态。

6.根据权利要求1所述的一种基于自适应泊松圆盘的无线传感器网络节点分布方法，其特征在于，所述方法还包括：

每个传感器对应设置有ID，网络初始化时，每个传感器将记录在自己传输范围内、距离基站比自己近的传感器的ID，每次传输时都会在这些ID中选择剩余能量最大的节点进行转发，以此实现均衡负载。