[发明专利]一种保证静态目标检测质量的无源传感节点部署调度方法

说明书

一种保证静态目标检测质量的无源传感节点部署调度方法，包括以下步骤：将部署区域网格化，将时间周期离散化；在迭代过程中根据不同的目标函数分阶段确定新增节点的位置和充电/工作调度情况，第一阶段，确定新增节点在各网格中心的最优充电/工作调度，第二阶段，在调度情况确定的前提下确定新增节点的最优部署位置，不断新增节点直至满足部署区域内所有目标点的检测率和虚警率要求；最后计算节点的初始充电时间。本发明适用于传感节点能够捕获射频能量进行充电，并采用数据融合技术检测静态目标点的场景，可在满足目标点检测率及虚警率要求的前提下，有效降低部署成本。

技术领域

本发明涉及一种保证静态目标检测质量的无源传感节点部署调度方法，该方法适用于捕获射频能量工作的无源感知网络。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线传感器网络能够实时检测并采集网络部署区域内目标点的信息，从而实现目标检测、物体追踪、安全监控等，被广泛地应用于军事侦察、环境监测、医疗健康等众多领域。数据融合技术能够充分利用节点之间的协作关系对目标进行联合检测，有效提高系统的检测质量。

传统传感节点由电池供电或需要定期充电，无法持续不间断地工作，对于部署在环境较为恶劣的区域的应用，更换电池或对节点进行充电的代价巨大。得益于无线能量传输技术的突破，传感节点可以从诸如蜂窝基站，电视发射塔等设备发出的无线电波中捕获到能量，以支持传感、计算和通信。

对节点位置的合理规划并对节点工作/休眠状态进行合理调度，可有效降低部署成本。公开号为CN102256269A的专利文献分别提供了在传统传感网中基于检测信息融合的部署方法，目标是部署最少的传感节点满足在监测区域内目标的检测概率。但该方法没有考虑节点的能耗情况。有文献考虑了节点可进行能量捕获的场景，提出了一种传感节点的调度算法(参见《Quality-Aware Target Coverage in Energy Harvesting SensorNetworks》，刊于IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing，2014)，目标是最大化整个检测周期内的检测质量。但该方法使用的检测模型为简单的0-1模型，与实际的检测场景有较大差距，且节点的数量和位置已经固定，并不适用于本发明涉及的同时规划节点部署位置并进行调度的场景。

发明内容

为了克服已有方法的无法适用于传感节点能够捕获射频能量进行充电、部署成本较高的不足，本发明提供一种适用射频充电的无源传感网，并保证静态目标检测质量的节点部署调度方法，适用于传感节点能够捕获射频能量进行充电，并采用数据融合技术检测静态目标点的场景，可在满足目标点检测率及虚警率要求的前提下，有效降低部署成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种保证静态目标检测质量的无源传感节点部署调度方法，包括以下步骤：

步骤1考虑区域中有M个目标点和N个能量源，目标点用集合O＝{o₁,o₂,…,o_M}表示，能量源用集合C＝{c₁,c₂,…,c_N}表示，在给定时间周期T内，无源传感节点(以下简称节点)需要捕获射频能量源发出的无线电波能量进行充电，然后对目标点进行信号采样和联合检测，检测噪声Q服从均值为0，方差为σ²的正态分布；

步骤2将区域均匀划分成为X×Y个网格，网格大小由精度要求和计算能力决定，节点的候选部署位置设定为各网格中心，且在一个网格内可同时部署多个节点，网格中心用集合G＝{g₁,g₂,…,g_X×Y}；将时间周期T划分为K个等长的时隙，用集合Γ＝{t₁,t₂,…,t_K}表示，时隙大小由精度要求和计算能力决定；