[发明专利]一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法

权利要求书

1.一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法，其特征在于，所述的方法为：将水下传感器网络覆盖方法将监测水域划分为两个区域；重点关注层及非重点关注层；重点关注层是该网络覆盖方法中需要投入绝大多数节点以保证其覆盖率的层级，决定了该网络的性能；越靠近重点关注层位置，节点的密度越大，覆盖的质量越高；非重点关注层在网络系统中只需要保证较低的覆盖强度，对于该区域的覆盖只需少量的节点，在网络中所占权重较小；监测区域分为重点监测的水面表层和低优先度的下层水面，优先满足重点监测层的监测需求，在保证重点监测层的需求的前提下，沉降节点完成低优先度的层级监测，检测区域内节点并不是均匀布置；虚拟力算法多应用在二维空间地面环境，经过多次迭代将传感器节点均匀的分布在监测范围内；在水下环境二维的虚拟力算法已经不能满足需求，所以需要对虚拟力场算法进行适应性的改进，即利用改进虚拟力场法进行节点位置的调整，在保证节点低冗余，低覆盖空洞的情况下区分水域中不同关注度层级；且由于水下环境复杂，节点造价昂贵，并不适合密集部署，需要使用尽量少且成本低的节点进行部署；

传感器节点在网络中会出现不止受到一个来自其他节点的虚拟力，其受到多个节点的虚拟力F_vt表示为：

（2）

其中多个节点因为在X轴及Z轴坐标不同，产生的力F_m大小也不同，角θ为F_m及F_n的夹角；

而节点间虚拟合力F_vr表示为：

（3）；

所述重点水域监测层的高度h_d与F_b存在关系如下：

（1）；

节点S₂所受S₃的引力去除，替换为水面表层给与的引力F_b，用以调整节点与重点监测水域的高度，ω为重点关注度系数，k为虚拟力参数，根据经验调整；

所述的F_n为节点S₁施加给节点S₂的斥力F_n，F_m为F_n作用为F_m垂直向下的受力；

所述节点间的距离为√3R_s，因此可以将两传感器节点之间的距离阈值d_t设置为√3R_s；如果节点间距离小于√3R_s，说明节点间距离过近，需要进行调整；其需要移动的距离为：

（4）

其中（x_i,x_j），（y_i,y_j），（z_i,z_j）分别为S₁，S₂，S₃三点的坐标，d_t为两传感器节点之间的距离阈值；根据上述公式求出每个节点移动距离，更新网络位置，移动节点增加间距，减少覆盖冗余。

2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法，其特征在于，所述算法的执行步骤如下：

步骤 1 确定监测区域范围长宽高L*H*W，传感器节点的个数n，感知半径R_s，通讯半径R_c，阈值d_t，最大迭代次数；

步骤 2 根据公式（1）对水环境进行优先度划分，确定重点监测引力F_b，节点间虚拟力参数k；

步骤 3 确定每个节点的位置信息及其邻居节点的位置信息；

步骤 4 按照公式（2）（3）计算节点间所受的虚拟合力F_vr，并根据式（4）更新节点位置；

步骤 5 多次迭代，达到最大迭代次数停止，否则回到步骤 3；

步骤 6 结束算法。