[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

说明书

一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法，涉及一种无线网区域覆盖方法，发明主要针对水下无线传感器网络中缺少优先级区分的关注度覆盖问题，设计了一种在不同关注度水域中专用的低成本水下无线传感器网络覆盖方法。该发明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。并且使用相较于自主式水下潜器成本更低的移动受限节点降低系统成本。其在满足对监测水域的覆盖的同时拥有更低的系统成本，在小规模的水下无线传感器网络中表现更加优秀。

技术领域

本发明涉及一种无线网络区域覆盖方法，特别是涉及一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法。

背景技术

覆盖控制问题是无线传感器网络研究的一项基础性工作，同时也是决定水环境无线传感器网络性能的重要影响因子之一，覆盖质量受到网络规模及系统成本的影响。目前，绝大部分水下无线传感器网络覆盖方法仅考虑了均匀覆盖监测区域，没有考虑监测区域中优先级分层的问题。这导致在一些并不需要对监测水域进行饱和覆盖的情况下，使用均匀覆盖的方法就会增加节点的覆盖冗余，节点个数消耗也会增多，系统的成本随之提高，不利于水下无线传感器网络的进一步应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法，本发明主要针对水下无线传感器网络中缺少优先级区分的关注度覆盖问题，设计了一种在不同关注度水域中专用的低成本水下无线传感器网络覆盖方法。满足对监测水域的覆盖的同时拥有更低的系统成本，在小规模的水下无线传感器网络中表现更加优秀。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法，所述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；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）。

所述的一种无线传感器网络区分不同关注度区域覆盖方法，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。