[发明专利]一种基于局部区域投影的边界节点判定方法

说明书

本发明公开了一种基于局部区域投影的边界节点判定方法，利用无线传感器节点之间的通信关系，将无线传感三维网络中的节点进行局部区域划分；对局部区域中的节点进行修剪，将剩余节点进行复制，将复制点投影至二维平面；以所需判定的节点为坐标原点，以二维平面中的节点与X轴正向的夹角大小进行排序，从起始节点开始依次寻找环，直至终结点寻找未成环，则可判定所需判定的节点为边界点；对于成环的节点，根据相邻象限节点间的连接情况和夹角大小，判断所需判定的节点是否为边界点。本发明的方法可以避免节点因通信过多而失效，提高边界点判定的准确性。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，具体涉及一种基于局部区域投影的边界节点判定方法。

背景技术

在无线传感器网络中网络的覆盖率至关重要，节点是否能够覆盖住整个网络的规划区域关系到网络中数据包的转发效率、数据收集正确性、单个节点能量消耗和网络生存周期，因此需要确保网络的高覆盖率，计算无线传感器网络的覆盖率首先需要寻找网络中的覆盖洞；无线传感网络可以采用集中式或分布式运行系统，采用集中式运行系统时，通常需要收集网络中所有的节点数据，容易造成网络中通信量增多、单个节点能量消耗增加和中央处理器的单点失效问题，因此，无线传感器网络通常采用分布式方法进行系统运行；而在分布式系统中，边界节点可以指示覆盖洞的存在，边界节点的误判会对覆盖率的计算结果造成影响。

方清、高洁等人发表了一篇名为《传感器网络中洞的定位和避开》的文章，该文章中提到将覆盖洞定义为由边界节点构成的环，通过边界节点在网络中进行贪婪式的消息推送，来进行边界节点的定位，该过程中会因边界节点的地理位置处于洞的边界而使消息被阻塞在节点上，导致计算的覆盖率不精确；李炜、张伟等人发表了一篇名为《无线传感器网络中的覆盖洞和边界节点发现》的文章，该文章中的方法通过构建网络中所有节点的德劳奈三角形，通过相邻德劳奈三角形的公共边和这些三角形构成空圆的圆心连接而成的线段，来判断节点是否为边界节点，该过程过于繁琐；因此需要一种边界节点的判定方法可以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于局部区域投影的边界节点判定方法，该判定方法无需构建几何图形，过程简单；且边界节点不会因通信过多而失效形成覆盖洞，影响覆盖率的计算准确率。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种基于局部区域投影的边界节点判定方法，所述判定方法具体如下：

步骤一，局部区域划分：由无线传感器网络中的任意一个节点发出消息，收集发出消息节点通信范围内的所有一跳邻居节点的返回消息，并将所述发出消息节点的无线传感器节点覆盖范围和所述返回消息一跳邻居节点的无线传感器节点覆盖范围作并集，得到局部区域；对无线传感器网络中的所有节点都进行上述操作，针对无线传感器网络中的每一个发出消息的节点都会形成对应的局部区域，下面再针对每个局部区域中的节点进行下述判断；

所述发出消息的节点为需判定的节点；

步骤二，局部区域投影：在所述局部区域内计算除了所述需判定节点以外的剩余每个节点的邻居节点的数量，将邻居节点数量小于2的节点从所述局部区域内剔除；对剩余节点进行复制，将复制的节点进行二维平面投影，得到二维投影局部区域；

步骤三，边界节点判定：在所述二维投影局部区域内，以所需判定的节点为原点作笛卡尔直角坐标系，将所述需判定的节点的一跳邻居节点和原点连线，按照连线与X轴正方向之间夹角从小到大的顺序对连线所对应的一跳邻居节点排序，形成一跳邻居节点的排序集合；

接着，按照下述方法对边界节点进行寻找：

(1)以所述排序集合中排序第一的一跳邻居节点作为起始点，根据节点之间的连接关系寻找下一个一跳邻居节点，若能找到下一个一跳邻居节点，则从该下一个一跳邻居节点出发，继续寻找下一个一跳邻居节点，重复上述寻找过程；直至找到一个一跳邻居节点作为终结点，所述终结点满足与其在排序集合中位置之后的任意一个一跳邻居节点都不连接；