[发明专利]一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统。所述检测方法包括：根据无线传感器网络中各节点之间的连通信息构建整个无线传感器网络所对应的Rips复形；在无线传感器网络中删除Rips复形中的冗余节点，确定删除冗余点后的简化无线传感器网络结构；在简化无线传感器网络结构内的3‑单形所构成的四边图形中，判断四边图形中的对角边所组成的所有2‑单形是否在所述四边图形中，若是，删除简化无线传感器网络结构中的冗余边；获取删除冗余节点以及冗余边之后的剩余无线传感器网络结构；根据剩余无线传感器网络结构确定覆盖空洞。采用本发明所提供的检测方法及系统能够在保证网络拓扑的特性的前提下，高效和准确地识别覆盖空洞。

技术领域

本发明涉及覆盖空洞检测领域，特别是涉及一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统。

背景技术

无线传感器网络可以被广泛应用于环境监控、入侵检测、智能交通等各个领域，这些实际应用对无线传感器网络的服务质量具有很高的要求，而覆盖是传感器网络服务质量重要的度量指标，但由于节点的随机部署，节点的失效，节点的位置变化以及覆盖区域内出现障碍物等原因导致覆盖空洞的产生，因此检测覆盖空洞成为一项必要的工作。

已有的单纯复形简化方法往往通过计算同调群的贝蒂数休眠节点，实现简化，但缺点在于计算贝蒂数的过程复杂度很高，不适用于大规模的无线传感器网络；同时，在简化复形的过程中需要改变网络拓扑特性以识别网络中的覆盖空洞，而由于网络拓扑结构复杂，继而无法正确识别网络中的覆盖空洞。由此可见，已有的单纯复形简化方法在检测覆盖空洞时，计算复杂度高，网络拓扑结构复杂以至于无法准确识别覆盖空洞。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统，能够解决已有的单纯复形简化方法在检测覆盖空洞时，计算复杂度高，无法准确识别覆盖空洞的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，包括：

根据无线传感器网络中各节点之间的连通信息构建整个无线传感器网络所对应的Rips复形；所述Rips复形包括0-单形，1-单形，2-单形以及3-单形；所述0-单形为所述无线传感器网络中任一节点，1-单形为所述无线传感器网络中两个邻居节点形成的边，2-单形为三个互为邻居的节点构成的三角图形，3-单形为四个互为邻居的节点构成的四边图形；

在所述无线传感器网络中删除所述Rips复形中的冗余节点，确定删除冗余点后的简化无线传感器网络结构；

在所述简化无线传感器网络结构内的所述3-单形所构成的四边图形中，判断所述四边图形中的对角边所组成的所有2-单形是否在所述四边图形中，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为所述四边图形中的对角边所组成的所有2-单形在所述四边图形中，删除所述简化无线传感器网络结构中的冗余边；

获取删除所述冗余节点以及所述冗余边之后的剩余无线传感器网络结构；

根据所述剩余无线传感器网络结构确定覆盖空洞。

可选的，所述在所述无线传感器网络中删除所述Rips复形中的冗余节点，确定删除冗余点后的简化无线传感器网络结构，具体包括：

计算所述Rips复形内所有节点的度以及聚类系数；

根据所述度以及所述聚类系数确定确定节点集合和非确定节点集合；

判断所述确定节点集合和所述非确定节点集合中的节点是否满足删点规则，得到第二判断结果；