[发明专利]基于整数规划的无线传感网节点可信覆盖部署优化方法

权利要求书

1.一种基于整数规划的无线传感网节点可信覆盖部署优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

(1)结合可信信息覆盖和整数线性规划制定空气污染传感器部署优化模型，包含以下子步骤：

(1.1)通过给定的城市空气污染地图数据作为输入，将地图进行网格离散化得到一组待部署区域点集合P，每一个离散点p∈P作为待部署区域点，将决策变量x_p和y_p来分别指定在点p部署传感器节点还是汇聚节点，并且只有一个传感器节点或汇聚节点可以部署在同一待部署点x_p+y_p≤1,p∈P；

(1.2)构建基于可信信息覆盖的空气污染传感器部署优化模型，使用步骤(1.1)中城市空气污染数据集，设计估计误差与插值，结合空气污染特定场景参数定义空气污染传感器覆盖约束与网络连通性约束，利用整数线性规划方法制定空气污染部署的部署优化模型；

(1.2.1)将城市空气污染数据输入大气扩散模拟器获取部署区域的模拟空气污染浓度A_p，气象物理参数和污染物排放参数直接影响模拟空气浓度的大小，通过模拟空气污染浓度A_p与真实空气污染浓度R_p的模拟误差A_p-R_p∈[-a_p,a_p]，结合测量空气污染浓度Mc_p与真实空气污染浓度R_p的传感器传输误差Mc_p-R_p∈[-t_p,t_p]，得到模拟空气污染浓度A_p与测量空气污染浓度Mc_p的误差范围Mc_p-A_p∈[-t_p-a_p,t_p+a_p]；

(1.2.2)根据容忍估计误差得到空气污染传感器覆盖质量，考虑到风速风向后得到空气污染场景下的变差函数，结合克里金插值，根据克里金插值的线性无偏特性，利用拉格朗日乘数法构建线性克里金系统；

(1.2.3)根据变程将部署区域划分为若干个具有代表性的重建邻域，使用步骤(1.2.2)中的克里金线性系统得到未部署传感器区域的估计误差的插值权重值，利用插值权重值获得未部署区域估计浓度，以可信信息覆盖模型作为基本覆盖模型制定多场景下传感器网络覆盖质量；

(1.2.4)将网络连通性构建为每个已部署传感器在网络中传输信息时能够生成流单元，并且传感器网络中所有流单元能够被汇聚节点所接收；

(1.2.5)将步骤(1.2.3)中的传感器网络覆盖要求与步骤(1.2.4)中的传感器网络连通性要求作为以部署成本为优化目标的整数线性规划的约束条件；

(1.2.6)将部署成本与步骤(1.2.4)中的传感器网络连通性要求作为以网络覆盖质量为优化目标的整数线性规划的约束条件；

(2)利用变量线性松弛和二分搜索方法对两个整数线性规划分别进行优化求解，包括如下子步骤：

(2.1)将步骤(1.2.5)中将以部署成本为优化目标的整数线性规划的决策变量线性松弛为小数，通过多次迭代求解线性规划更新节点部署位置得到以部署成本为优化目标的整数线性规划的近似解；

(2.2)将步骤(1.2.6)中给定部署预算的整数线性规划利用二分搜索在给定阈值范围细分容忍估计误差，当误差范围达到给定阈值范围时得到给定部署预算的整数线性规划的近似解。