[发明专利]一种无线传感器网络的k-覆盖空洞检测方法

摘要

本发明公开了一种无线传感器网络的k‑覆盖空洞检测方法。将无线传感器网络建模为一个图G＝(V,E)，V为所有节点的集合，E为所有相邻节点连线的集合；根据相邻节点间的距离信息，发现目前网络中所有1‑覆盖空洞的边界线段，并计算其权重；在发现的边界线段中，寻找合适的起始边界线段，并由此边界起始线段开始向其他相连的边界线段依次传递消息，发现所有1‑覆盖空洞的边界圆周；在当前网络中寻找一个能够完全覆盖目标区域的节点集合，休眠此集合中的节点使当前网络的覆盖度减去1，再次检测当前网络中存在的1‑覆盖空洞；再重复k‑1次，发现所有k‑覆盖空洞的边界线段和边界圆周。本发明在仅知局部化距离信息的情况下，能够准确检测网络中存在的k‑覆盖空洞。 1

主权项

1.一种无线传感器网络的k‑覆盖空洞检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将无线传感器网络建模为一个图G＝(V,E)，其中，V为所有节点的集合，E为所有相邻节点连线的集合；根据相邻节点间的距离信息，发现目前网络中所有1‑覆盖空洞的边界线段，并计算其权重；

(2)在步骤(1)发现的边界线段中，寻找合适的起始边界线段，并由此边界起始线段开始向其他相连的边界线段依次传递消息，发现所有1‑覆盖空洞的边界圆周；

(3)在当前网络中寻找一个能够完全覆盖目标区域的节点集合，休眠此集合中的节点使当前网络的覆盖度减去1，再次检测当前网络中存在的1‑覆盖空洞；

(4)再重复步骤(1)‑(3)k‑1次，发现所有k‑覆盖空洞的边界线段和边界圆周。

2.根据权利要求1所述无线传感器网络的k‑覆盖空洞检测方法，其特征在于，在步骤(1)中，发现目前网络中所有1‑覆盖空洞的边界线段并计算其权重的方法如下：

对于图G中的每一对相邻节点，判断其感知圆盘的交点是否被其他公共邻居节点所覆盖，若两个交点均被其他公共邻居节点的感知圆盘覆盖，则该对相邻节点的连线不是1‑覆盖空洞的边界线段，其权重设为0；若两个交点中仅有一个交点被其他公共邻居节点覆盖，则该对相邻节点的连线是权重为1的边界线段；若两个交点均未被其他公共邻居节点所覆盖，则该对相邻节点的连线是权重为2的边界线段。

3.根据权利要求1所述无线传感器网络的k‑覆盖空洞检测方法，其特征在于，在步骤(2)中，寻找合适的起始边界线段的方法如下：

存在公共边界线段的两个空洞，选择该公共边界线段作为起始边界线段；

存在公共边界节点的两个空洞，选择与该公共边界节点相连的一条边界线段作为起始边界线段；

彼此分离的两个空洞，各自选择任意一条边界线段作为它们的起始边界线段。

4.根据权利要求1所述无线传感器网络的k‑覆盖空洞检测方法，其特征在于，在步骤(2)中，由边界起始线段开始向其他相连的边界线段依次传递消息并发现所有覆盖空洞的边界圆周的方法如下：

选择起始边界线段uv后，从节点v开始，向除去节点u之外所有与节点v相连的边界线段传递消息，消息的内容包括节点u和v的ID序号；当某一边界节点接收到一条消息，存在以下四种情况：

情况1：节点已经收到过来自同一条起始边界线段的消息，则把此条消息判定为重复并忽略；

情况2：节点未收到过来自于该起始边界线段的消息，将自己的ID序号加到消息末尾，并传递给其他与本节点相连的边界线段；

情况3：接收消息的节点与该消息的起始节点为同一节点，且之前已经收到过与本条消息相似的消息，则把此条消息判定为重复并忽略；

情况4：接收消息的节点与该消息的起始节点为同一节点，且之前未收到过与本条消息相似的消息，判定发现了一个边界圆周；

每发现一个边界圆周，将组成该边界圆周的所有边界线段的权重减1，继续发现其他空洞的边界圆周，直到不存在权重大于0的边界线段。

5.根据权利要求1所述无线传感器网络的k‑覆盖空洞检测方法，其特征在于，在步骤(3)中，对所有处于唤醒状态的非边界节点，判断其感知圆盘区域是否被其他节点完全覆盖，若是，将该节点归入集合S并休眠；若否，节点保持唤醒，继续判断下一节点；对所有处于唤醒状态的非边界节点执行过一次判断之后，仍然处于唤醒状态的非边界节点构成了一个完全覆盖目标区域的节点集合，将这些节点全部休眠，并唤醒S中的全部节点，当前无线传感器网络的覆盖度减去1。