[发明专利]无线传感器网络中基于双层网格模型的有毒气体监测与追踪方法

摘要

本发明涉及一种利用无线传感器网络实现对有毒气体边界的监测和追踪方法，包括三个阶段，（1）双层网格模型划分阶段首先将全网划分为多个粗粒度的一级网格，再将每个一级网格划分为多个细粒度的二级网格，每个一级和二级网格分别形成一个一级簇和二级簇；（2）边界节点识别阶段节点的感应状态发生变化时，立即向自己所属的二级簇头进行汇报，二级簇头根据自己簇内节点状态分布信息识别出边界节点；（3）目标边界追踪阶段二级簇头根据自己簇内节点的状态分布信息实现对目标边界的动态追踪。本发明有效实现了对有毒气体的监测和追踪，减少了边界识别阶段的信息传输量，优化了边界信息向基站的传输过程，节省网络能量，延长网络生命周期。

主权项

一种无线传感器网络中基于双层网格模型的有毒气体监测与追踪方法，其特征在于：包括以下三个阶段：(1)、双层网格模型划分阶段：将无线传感器网络划分为多个粗粒度的一级网格，再将每个粗粒度的一级网格细化为多个细粒度的二级网格，每个一级和二级网格均形成一个簇，并选出各自的簇头，分别为一级簇头和二级簇头；(2)、边界节点识别阶段：当无线传感器网路节点发现自己的感应状态发生改变时则会向自己所属的二级簇头进行汇报，簇头将接收到的信息包进行汇总，再根据簇内所有节点的当前状态信息识别出边界节点；(3)、目标边界追踪阶段：随着目标的变化其边界也会随着发生变化，二级簇头根据自己簇内节点状态的变化信息动态实现对运动目标边界的追踪；所述边界节点的识别具体分为以下几种情况：情况1.二级簇中的分区中有些节点能够监测到目标而有些则不能够监测到目标，二级簇头计算出该分区中所有节点与簇头中心点连线的角度大小，然后按顺时针的顺序排列，排除那些能够监测到目标也即状态为“1”的节点，取不能够检测到目标的节点，也即状态为“0”的节点作为边界节点，如果在节点密度较大的情况下当两个被确认为的边界节点与所处二级簇中心之间的夹角小于θmin，且两节点间距离小于lmin时删除其中一个节点，其中θmin和lmin根据系统对边界的定位要求而定；情况2.当二级簇中某分区的所有节点状态均为“1”时，意味这个分区中所有节点都能够监测到目标，则其中没有边界节点，此时这些节点将进入休眠状态，尚若其邻居簇中毗邻的中所有的节点状态均为“0”，则此时将会出现一个边界盲区；当出现上述情况2时，二级簇头发现自己某分区中的所有节点状态均为“1”，则其会向其对应的邻居二级簇头节点发送警示信息，接收到信息的二级簇头根据信息的提示辨别自己对应的分区中节点的状态情况，如果该分区中有节点状态为“1”，则可以转移为情况1，如果该分区中所有节点状态均为“0”，此时找出最接近刚刚发送提示信息的簇头所属的分区的节点作为边界节点，且采用情况1中的节点精简方式。