專利名稱：基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種事件區(qū)域檢測(cè)的方法，用以實(shí)現(xiàn)事件區(qū)域的自動(dòng)檢測(cè)。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基本任務(wù)是檢測(cè)和報(bào)告發(fā)生在特定區(qū)域內(nèi)的各種感興趣 事件。某事件的發(fā)生認(rèn)為是環(huán)境狀態(tài)(如溫度、濕度、壓力等)的異常改變，它可能以多種 方式出現(xiàn)。隨著時(shí)間的推移，若傳感器讀數(shù)保持平穩(wěn)，則認(rèn)為此環(huán)境對(duì)傳感器檢測(cè)來說是時(shí) 空關(guān)聯(lián)的，可見，位于同一區(qū)域中鄰近傳感器的讀數(shù)關(guān)系密切。當(dāng)某時(shí)段傳感器感知的讀數(shù) 偏離了正常值，或者鄰居節(jié)點(diǎn)的讀數(shù)大大超過了預(yù)定義的閾值，則可能是某事件發(fā)生或是 傳感器產(chǎn)生了故障。但是，傳感器節(jié)點(diǎn)報(bào)告錯(cuò)誤讀數(shù)的原因是多方面的(如與鄰居傳感器 的讀數(shù)不同或雖然沒有超過預(yù)先設(shè)定的閾值但卻與它在上一時(shí)間間隔感知讀數(shù)不同等)。 若發(fā)生了通信或硬件故障，這些錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)無效，意外破壞或惡意通信線路的改變也 會(huì)導(dǎo)致無效節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生。環(huán)境受其它因素的影響，傳感器也可能產(chǎn)生瞬時(shí)的錯(cuò)誤讀數(shù)。特 別是部署在惡劣環(huán)境中的動(dòng)態(tài)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行感興趣事件的檢測(cè)，由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生 變化，也會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)的產(chǎn)生。所以，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，保證原始數(shù)據(jù)的可信性，消除 錯(cuò)誤讀數(shù)的影響，是事件區(qū)域檢測(cè)需要解決的關(guān)鍵問題之一。盡管事件區(qū)域檢測(cè)是許多應(yīng)用的一個(gè)重要問題，然而專門討論這個(gè)問題的方法卻 不多，有的方法如分布式核回歸，其任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都含有它局部區(qū)域范圍內(nèi)的近似參數(shù)，因 而，它不能正確回答自己局部區(qū)域之外的查詢，每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送含有一個(gè)向量(向量用來描 述覆蓋它的局部區(qū)域)的信息，這個(gè)向量的大小隨著大量的和它共享核變量的鄰居節(jié)點(diǎn)的 增加而增長，這對(duì)于資源受限的傳感器節(jié)點(diǎn)來說，是難以忍受的。因此，如何在較小的通信數(shù)據(jù)量的前提下，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有較好的容錯(cuò)能 力，以保證原始數(shù)據(jù)的可信性，是本領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方法，以應(yīng)用于事件區(qū)域檢 測(cè)，實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域中環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度等的檢測(cè)，提高事件區(qū)域檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確度。為達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方 法，包括下列步驟(1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署；(2)采用基于Voronoi圖以及Delaunay三角網(wǎng)絡(luò)來描述感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，通過三種 消息Beacon，Probe和Join實(shí)現(xiàn)伸展樹的構(gòu)建；2-1)設(shè)定樹的深度ρ (4彡ρ彡10)2-2)發(fā)送三種消息BeaC0n，Pr0be和Join，在感知周邊鄰居的同時(shí)，獲得傳感器網(wǎng) 絡(luò)中需要保持的節(jié)點(diǎn)集；
權(quán)利要求
一種基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方法，包括下列步驟(1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署，構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其中，每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有對(duì)應(yīng)的位置信息、唯一的ID；(2)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建伸展樹結(jié)構(gòu)，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，位于伸展樹結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)為樹節(jié)點(diǎn)，不在伸展樹結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)為非樹節(jié)點(diǎn)，每一非樹節(jié)點(diǎn)位于至少一個(gè)樹節(jié)點(diǎn)的通信半徑范圍內(nèi)；其中，采用基于Voronoi圖以及Delaunay三角網(wǎng)絡(luò)描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，通過Beacon消息、Probe消息和Join消息實(shí)現(xiàn)伸展樹的構(gòu)建；(3)基于伸展樹進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，融合樹中的每個(gè)樹節(jié)點(diǎn)接收并存儲(chǔ)由其鄰近的非樹節(jié)點(diǎn)周期性報(bào)告給它的數(shù)據(jù)；(4)進(jìn)行事件區(qū)域檢測(cè)，由此確定事件區(qū)域中的事件及其對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)事件區(qū)域的自動(dòng)檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方法，其特征在于步驟(2)中， 伸展樹的構(gòu)建方法是，設(shè)定樹的深度P，4彡ρ彡10;第i個(gè)節(jié)點(diǎn)Mi在滿足O < j < p-1，1 < i < 2J的條件下，對(duì)于在深度為j+Ι的待定節(jié) 點(diǎn)Mi和深度為j的樹節(jié)點(diǎn)η”在其通信半徑范圍內(nèi)，樹節(jié)點(diǎn)Iii發(fā)送包含其ID及深度ρ的 Beacon包到Mi ；若Mi只收到一個(gè)Beacon包，則以發(fā)送節(jié)點(diǎn)為父節(jié)點(diǎn)，否則Mi選擇深度較小 的Iii作為其父節(jié)點(diǎn),Mi向其選擇的父節(jié)點(diǎn)發(fā)送Probe包；樹節(jié)點(diǎn)Iii在所有返回Probe包的 節(jié)點(diǎn)中，選擇最遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn)，發(fā)送Join消息將其加入伸展樹中，所有未被選中 的節(jié)點(diǎn)為非樹節(jié)點(diǎn)；重復(fù)上述過程直到完成伸展樹的構(gòu)建。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟(4) 中的事件區(qū)域檢測(cè)包括故障檢測(cè)，一個(gè)故障非樹節(jié)點(diǎn)M發(fā)送它的位置和讀數(shù)f(x，y)到它 所有的鄰居節(jié)點(diǎn)，其中，f為位于(x，y)處節(jié)點(diǎn)的感知值，每一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)收到消息后，產(chǎn)生 與M近似的位置信息，同時(shí)通過它的數(shù)據(jù)融合多項(xiàng)式產(chǎn)生在這些位置的讀數(shù)，然后，把M的 f(x,y)值與這些新產(chǎn)生的值比較，檢查是否滿足傳感器故障判定條件，接下來，向相反路徑 中的所有節(jié)點(diǎn)廣播它的檢測(cè)數(shù)據(jù)，每一個(gè)樹節(jié)點(diǎn)接收它的鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的讀數(shù)，若超過了 平均值E(i)，M被歸類為有故障的，否則為正常的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方法，首先對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)部署；采用基于Voronoi圖以及Delaunay三角網(wǎng)絡(luò)來描述感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌ㄟ^三種消息Beacon，Probe和Join實(shí)現(xiàn)伸展樹的構(gòu)建；在已構(gòu)建伸展樹的基礎(chǔ)上，基于多項(xiàng)式回歸進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，同時(shí)完成事件區(qū)域的可靠檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的基于伸展樹的事件區(qū)域檢測(cè)方法是可行的，將本發(fā)明應(yīng)用于事件區(qū)域的檢測(cè)，可以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)H04W24/00GK101959218SQ20101052947
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月25日
發(fā)明者崔志明, 張書奎, 樊建席, 王宜懷, 龔聲蓉 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)