[发明专利]无线传感器网络参考节点的部署方法、调度方法和装置

说明书

本发明涉及一种无线传感器网络参考节点的部署方法、调度方法和装置，属于无线传感网络定位技术领域。本发明首先根据所选规则网格单元及确定的边长最大值，对定位区域进行网格划分；然后按照参考节点的定位频次确定各网格顶点处所需部署的参考节点的比例，按照该比例将相应数量的参考节点部署到对应网格顶点处；最后对每个网格顶点处部署的参考节点进行有序调度。本发明在实现分区覆盖的前提下，确保了不同顶点处参考节点的能耗均衡，避免了不同参考节点因能耗速率不同而导致的节点早死亡与能量空洞问题；同时通过有序调度，实现每个顶点处各参考节点的有序工作，延长了无线传感器网络的寿命。

技术领域

本发明涉及一种无线传感器网络参考节点的部署方法、调度方法和装置，属于无线传感网络定位技术领域。

背景技术

在农田无线传感器网络中往往要将所感知的农作物生长环境信息与传感器节点的位置信息结合起来才能为观测者提供更为精确的数据信息，以便其及时发现问题发生的位置并作出更好的决策。目前应用较为普遍的无线传感器网络定位技术为测距定位。

基于测距的定位技术首先需要在定位区域部署三个或三个以上已知位置的参考节点，网络中的待定位节点需要和三个或三个以上参考节点交换信息，根据交换信息估算出待定位节点的位置信息，以此来实现整个无线传感网络的定位。在相关技术中，参考节点的部署是指在无线传感网工作的区域内通过一定算法布置参考节点，以完成全区域内及时有效的定位，提高节点利用效率，延长网络寿命，降低部署成本的目的。而在对农田环境中位置信息获取的及时性、准确性、可靠性有较高要求的精细农作和现代农业生产中参考节点的部署主要面临三大类问题：节点的部署数量和位置、覆盖率以及系统寿命。

而目前的无线传感器在进行参考节点部署时，要么采用正三角形部署方法，要么采用正四边形部署方法，例如，授权公告号为CN103312735B的专利文件，该专利文件公开了一种基于目标定位技术部署锚节点(参考节点)的方法，该方法根据锚节点的通信半径和目标监测区域，将目标监测区域按照正方形进行网格化处理，将锚节点部署在一个正方形的顶点，实现对锚节点的部署。该方案虽然能够实现对目标区域的四重覆盖，但是目标监测区域不同位置的锚节点参与定位的频次不一样，特征是靠近区域中心的锚节点相对于边界处的锚节点而言，其参与定位的频次相对较高，能耗较大，会出现部分锚节点过早死亡造成定位真空的问题，进而影响整个网络的运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线传感器网络参考节点的部署方法、调度方法和装置，以解决目标区域内不同参考节点能耗速率不同而导致有参考节点过早死亡的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种无线传感器网络节点的部署方法，该部署方法包括以下步骤：

1)根据节点通信半径、定位覆盖需求、部署成本和网络连通度确定规则网格单元及其边长最大值，并根据确定的规则网格单元及其边长最大值对定位区域进行划分；

2)根据参考节点的定位频次确定各规则网格单元顶点处需部署的参考节点比例，并按照该比例对参考节点进行部署。

本发明还提供了一种无线传感器网络参考节点的部署装置，所述的部署装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明所述的无线传感器网络参考节点的部署方法。

本发明首先根据所选规则网格单元及确定的边长最大值，对定位区域进行网格划分；然后按照参考节点的定位频次确定各网格顶点处所需部署的参考节点的比例，按照该比例将相应数量的参考节点部署到对应网格顶点处，该方案保证了分区覆盖的前提下，确保了不同顶点处参考节点的能耗均衡，避免了因不同参考节点能耗速率不同而导致有些节点过早死亡问题。

进一步地，为了保证各顶点处部署的参考节点的能耗均衡，所述步骤2)中需部署的参考节点数比例由下式确定：