[发明专利]基于无线传感器网络的三维紧急逃生引导方法

摘要

一种基于无线传感器网络的三维紧急逃生引导方法，包括以下步骤：1)节点初始化：设置每个节的权值，其中，l表示节点所处的楼层的危险程度；w表示节点在该楼层中的危险程度；并设定以下参数：常数D、A_i^I、A_i和e_i，j；2)引导过程：当传感器节点x感测到火灾后，将自身权值设置为A_dis并将同时广播紧急报文至网络中，其他节点收到紧急报文后通过计算来决定自身的引导方向；当一个传感器节点y收到邻居节点z发来的紧急报文后，传感器节点y用A_z来更新邻居列表中z的权值，节点y指向权值最小的邻居。本发明能获取最佳的逃生路径、具有良好的可靠性。

主权项

1、一种基于无线传感器网络的三维紧急逃生引导方法，其特征在于：采用传感器网络来监测建筑楼宇环境，当楼宇内发生紧急事件需要逃生时，系统会给出立体的紧急逃生引导方法。包括以下步骤：1)节点初始化：设置每个节的高度值<l，w>，其中，l表示节点所处的楼层的危险程度，在初始情况下等于节点所处的楼层；w表示节点在该楼层中的危险程度，所述节点与相邻节点之间的跳数为1；初始化阶段分两个步骤完成：(1.1)计算每个节点到它所在楼层的出口或楼梯节点的最小跳数一出口节点x首先广播INIT报文(x，x，0)，节点y收到INIT报文后，若判断节点x是新出口节点则添加至出口列表，并记录下跳数h_x；若不是新出口节点并且h_x＞hop+1，则h_x＝hop+1，然后重构INIT报文(x，y，h_x)并转发，最后每个节点计算出距离自身最近的出口节点的跳数并记录在h_c中；对于其他楼层可以将楼梯节点作为该层的出口节点，处理过程与上述相同。(1.2)节点初始权值的计算节点初始权值的计算方式如下：wi=wdis×α×hc×e-Σj=1m1hj,nodei∈Normal0,nodei∈ExitorStair---(1)]]>w_dis表示一个节点能到达的最大权值，该值将用于赋予发生灾难的节点的权值，m是该层出口或楼梯的个数，算法使用来衡量节点距离各个出口节点的hop，并取各hop倒数和的负数作为指数，称之为综合距离指数，h_c指距离该节点最近的出口节点的跳数；参数α表示衡量初始权值占w_dis的比重；各个节点的初始楼层权值设置为节点所处的楼层；每个节点会保存一个包含邻居节点信息的表格，其中包括邻居节点的编号、类型、权值和位置；2)引导过程：设定以下参数：常数D：若某个传感器与任何灾难发生点的距离均小于或等于此常数，则称此传感器位于危险区域内；A_max：侦测到紧急状况的传感器的高度值(l_max，w_max)；A_i^I：传感器i的初始高度值(l_i^I，w_i^I)；A_i：传感器i的高度值(l_i，w_i)；e_i，j：从一个侦测到紧急状况的传感器i到另一传感器j之间的跳数；当传感器节点x感测到火灾后，将自身高度值设置为A_max并将同时广播紧急报文将被发往网络中；当一个传感器节点y收到邻居节点z发来的紧急报文后，传感器节点y首先用A_z来更新邻居列表中z的高度值，然后节点y按以下步骤执行：(2.1)节点y判断x是否是新的灾难信息，具体有：(2.1.1)如果是新的灾难消息，节点y到灾难节点x的跳数e_x，y更新为(hop+1)；(2.1.2)如果不是新的灾难消息，节点y判断hop+1是否小于e_x，y，如果是则e_x，y更新为(hop+1)；否则不做修改；(2.2)节点y判断e_x，y是否小于或等于D，如果成立则表示节点y位于危险区域之内，节点y立即升高自身的权值来表示；(2.2.1)如果y是普通节点，且e_x，y≤D，按照式(2)设置：l_y＝l_emg；wy=MAX{wy,wyI+wdis×βe-μhd},]]>其中β=hc+1hd+1---(2)]]>其中，β是一个更新系数，用于反映权值的增加速度，h_c与h_d分别表示当前节点距离最近出口节点和最近灾难节点的最小距离，参数μ用于限制更新后的权值超出最大权值w_dis，w_y^I表示同样在危险区域内的点，离最近出口的距离和危险程度存在的相关系数，MAX表示取得在多个灾难中所能调整的最大权值；(2.2.2)如果y是楼梯节点，按以下规则设置：①如果lzI<lyI]]>and e_x，y-1≤D，则节点y认为自身处于危险区域中，设置e_x，y＝hop，l_y＝l_emg，w_y＝w_z-ε，其中ε是一个常数，该常数取决于一个楼层的最大节点数；②如果lzI≥lyI]]>and e_x，y≤D，则认为节点y处于危险区域内，设置l_y＝l_emg，w_y根据公式(2)来设置；(2.3)节点y判断自身是否成为本地最小，但是它的权值却小于它的所有邻居节点的权值；判断规则如下：如果y是普通节点，则对它所有邻居x，有w_y＜w_x；如果y是楼梯节点，则对它的所有邻居x，有A_y＜A_x；(2.3.1)如果节点y是普通节点，则y调整自身的权值：是所有邻居的权值；avg()是所有邻居权值的平均值；max( )是邻居权值的最大值；δ是一个小数值的常数，该常数保证算法的收敛；λ是一个小数值的常数；c是节点连续成为本地最小的次数；k是节点连续成为本地最小所允许的最大次数；(2.3.2)如果节点y是楼梯节点，则节点y根据l_y来调整它的权值，具体有：①如果ly=lyI,]]>y设置l_y＝l_emg，w_y根据公式(3)来调整；②如果l_y＝l_emg，y设置l_y＝l_dis，节点y判断它的上层节点的l值是否小于l_dis，如果是，节点y设置w_y＝0；否则节点y的w_y根据公式(3)来调整；③如果l_y＝l_dis，节点y保持l_y不变，w_y根据公式(3)来调整；(2.4)如果节点y满足以下条件，则继续广播紧急报文：(2.4.1)如果节点y收到是一个新的紧急报文；(2.4.2)如果节点y到灾难节点x的跳数发生e_x，y发生改变；(2.4.3)节点y的权值A_y发生改变；(2.5)节点y指向权值最小的邻居：(2.5.1)如果y是普通节点，则节点y指向邻居中权值w最小的邻居；(2.5.2)如果y是楼梯节点，则节点y指向邻居中权值A(l，w)最小的邻居。