[发明专利]一种传感器网络的节点部署方法和节点

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线传感网络领域，尤其涉及一种传感器网络的节点部署方法和节点。

背景技术

无线传感器网络包括部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，这些传感器节点通过无线通信方式形成一个多跳自组织网络。无线传感器网络(或称无线传感网络)的部署问题是传感网络技术中的一个主要问题。

传感网络的作用取决于其覆盖率，即传感器有效监视的面积占目标区域面积的百分比。通过随机方式部署节点的网络覆盖率很难达到要求。解决此问题的一种有效方法是采用移动传感器(也即是传感器网络中的节点)来组建网络，将传感器随机部署到目标区域后，再把传感器移动到指定的位置以提高整个网络的覆盖率。相应的部署算法称为移动辅助部署算法，采用这种移动传感器部署的无线传感器网络又称为移动传感器网络(或称为移动传感网络)。

在移动传感器网络中，传感器节点有重定位、自组织的功能。现在许多应用都需要节点具有这样的移动性与自我管理特性。例如，一些应用中需要其网络中的传感器节点可以在工作人员较难达的区域(如沙漠、外太空，或者对人体有危害的地段，如被严重污染的区域等)进行采集、侦测。

在移动传感器网络进行部署时，将具有重定位、自组织功能的可移动传感器节点按照一定的策略自组织为一个互联网络。组织传感器的策略应当保证组成的网络尽可能大的覆盖整个区域，同时节点移动的距离又尽可能的小，以减少节点由于移动等因素造成的能耗开销。

在现有技术中的移动传感网络的部署策略包括弥散策略和泰森图法。弥散策略(diffuse)的基本理论是，将两节点之间的关系假定为如同两个同级的磁铁，当节点靠的太近时就会互相排斥、弥散。应用这样，在移动传感器网络部署时，可以使得传感器节点从网络密度大的地方弥散到网络密度小的地方，这从某种程度上优化了传感器节点覆盖范围重叠与网络覆盖面的问题。但是弥散策略的缺点是，当节点的通信半径(一般节点的通信半径与感知半径相同)较小时，会造成较严重的感知区域重叠；不能保证最后传感器网络的连通性。

泰森图法则是为每一个传感器节点划分一块区域，使得每个区域有且只有一个传感器节点，传感器节点在此区域内移动到某一特定位置，使得此区域能得到最大的覆盖。其缺点与弥散策略类似，当节点的感知半径较小时，节点感知到的泰森多边形不规则，会造成区域重叠、覆盖率降低；也不能保证最后传感器网络的连通性。

发明内容

本发明实施例提供一种传感器网络的节点部署方法和节点。可在实现移动传感器网络节点的部署时，提高移动传感器网络中节点的覆盖率、减少节点移动距离并保证网络连通性。

本发明实施例提供了一种传感器网络的节点部署方法，方法包括：

在感知区域的固定位置部署传感器头节点，所述传感器头节点预存所述感知区域的所有传感器节点信息；

向所述头节点按栅栏移动随机部署的其他节点，直到所述其他节点直接或间连通所述头节点；

根据连通节点交换的信息确定可移动节点和未覆盖区域；

将所述移动节点向未覆盖区域进行扩散，以保证覆盖率。

所述栅栏是以所述头节点为笛卡尔坐标的原点将感知区域划分为多个长条区域的与坐标的X轴平行或成角度的虚拟线，两条相邻虚拟线的间距为2rs，rs为所述传感器网络中的所有节点的感知半径，或

所述栅栏是以所述头节点为极坐标的极点将感知区域划分为以极点为圆心的多个环形区域的虚拟线，两条相邻虚拟线的间距为2rs，rs为所述传感器网络中的所有节点的感知半径。

其中，所述向所述头节点按栅栏线移动随机部署的其他节点，直到所述其他节点直接或间连通所述头节点包括：

所述其他节点沿第一轨迹向所述头节点进行移动，直到所述其他节点与所述头节点直接或间接连通；

其中，所述第一轨迹为，先向最近的栅栏移动，再沿着所述栅栏向Y轴移动所述其他节点，再由Y轴向头节点移动。

所述其他节点沿第一轨迹向所述头节点进行移动还包括，当所述其他节点沿第一轨迹移动的过程中遇到障碍物时，所述其他节点根据爬虫算法沿所述障碍物边界移动绕过所述障碍物向所述头节点进行移动。

或，所述向所述头节点按栅栏线移动随机部署的其他节点，直到所述其他节点直接或间连通所述头节点包括：

所述其他节点沿第二轨迹向所述头节点进行移动，直到所述其他节点与所述头节点直接或间接连通；

其中，所述第二轨迹为，先向最近的栅栏移动，再沿着极角方向向头节点移动所述其他节点。