一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，在檢測區(qū)域內(nèi)隨機部署傳感器節(jié)點；傳感器節(jié)點向周圍廣播信息，通過信息交換和收集，使所有傳感器節(jié)點連通；檢測區(qū)域熱點位置動態(tài)變化，傳感器節(jié)點依據(jù)熱點位置動態(tài)部署，根據(jù)MV-Voronoi方法計算各個傳感器節(jié)點位置剖分，在傳感器節(jié)點自身剖分區(qū)域中尋找最大權(quán)重點位置，逐步向熱點位置移動，確定熱點位置，確定熱點MV-Voronoi覆蓋域；新的熱點MV-Voronoi覆蓋域的權(quán)重值大于所述熱點MV-Voronoi覆蓋域的權(quán)重值，傳感器節(jié)點向新的熱點位置移動。該部署方法效率高、能耗低，自動化程度高，且節(jié)點密度可控，形成了具有移動特性的部署圖形。
【專利說明】一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域人工智能拓?fù)淇刂萍夹g(shù)，特別是涉及一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物到物、人到物和人到人的互聯(lián)，把目前網(wǎng)絡(luò)所實現(xiàn)的人與人之間的互聯(lián)通過傳感技術(shù)擴大到了物的范圍。物聯(lián)網(wǎng)的核心是實現(xiàn)事物之間的互聯(lián)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)所有事物之間主動的信息交換和通信。
[0003]制造物聯(lián)是將網(wǎng)絡(luò)、嵌入式、RFID、傳感器及執(zhí)行器等電子信息技術(shù)與制造技術(shù)相融合，實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計、制造與服務(wù)過程中制造資源與信息資源的動態(tài)感知、智能處理與優(yōu)化控制的一種新型的制造模式和信息服務(wù)模式。它將通過制造環(huán)境下感知設(shè)備(RFID、傳感器等)的分布式協(xié)同提高制造系統(tǒng)的性能，大幅提高制造效率和產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)新企業(yè)運作模式和業(yè)務(wù)流程、降低產(chǎn)品成本和資源消耗，為用戶提供更加透明化和個性化的服務(wù)，并將支撐制造業(yè)向人機和諧的智能制造方向發(fā)展，是推動制造業(yè)精益化、智能化、服務(wù)化發(fā)展的有效手段。
[0004]在制造業(yè)生產(chǎn)過程中，由于環(huán)境惡劣，干擾嚴(yán)重，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)多源信息的采集，大量傳感器節(jié)點相互通信形成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是制造物聯(lián)網(wǎng)底層網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)形式。
[0005]如何有效組織數(shù)量眾多的節(jié)點協(xié)同工作是傳感器網(wǎng)絡(luò)一個重要的課題，是每個傳感器網(wǎng)絡(luò)都要面臨的基本問題，因而節(jié)點的部署問題是傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用基礎(chǔ)問題之一。目前，基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署問題大多針對同構(gòu)傳感器節(jié)點的情形設(shè)計的，針對異構(gòu)移動傳感器節(jié)點的部署研究少見，關(guān)于異構(gòu)移動傳感器節(jié)點的部署理論及算法還相當(dāng)不完善?，F(xiàn)有的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署方法基本是采用人工部署或隨機自動拋灑部署(如炮射、空投拋撒等)，這些方法存在的問題是:效率低，節(jié)點密度不可控，不具備節(jié)點位置動態(tài)調(diào)整能力，自動化程度有限等。
[0006]在移動傳感器網(wǎng)絡(luò)進行部署時，將具有重定位、自組織功能的可移動傳感器節(jié)點按照一定的策略自組織為一個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。組織傳感器的策略應(yīng)當(dāng)保證組成的網(wǎng)絡(luò)盡可能大覆蓋整個區(qū)域，同時節(jié)點移動的距離又盡可能的小。以減少節(jié)點由于移動等因素造成的能耗開銷。
[0007]在現(xiàn)有的技術(shù)中的移動傳感網(wǎng)絡(luò)的彌散部署策略(diffuse)的基本理論是，將兩點之間的關(guān)系假定為如同兩個同級的磁鐵，當(dāng)節(jié)點靠的太近就會相互排斥、彌散、應(yīng)用，這樣在移動傳感器網(wǎng)絡(luò)部署時，可以使得傳感器節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)密度大的地方彌散到網(wǎng)絡(luò)密度小的地方，這從某種程度上優(yōu)化了傳感器節(jié)點覆蓋范圍重疊與網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的問題。但是彌散策略的缺點是，當(dāng)節(jié)點的通信半徑(一般節(jié)點的通信半徑與感知半徑相同)較小時，節(jié)點感知到的泰森多邊形不規(guī)則，會造成區(qū)域重疊、覆蓋率降低；也不能保證最后傳感器網(wǎng)絡(luò)的連通性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，解決了移動傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)節(jié)點對于熱點區(qū)域的有效覆蓋問題，同時保證網(wǎng)絡(luò)的連通性。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0010]一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，包括:
[0011] 在檢測區(qū)域內(nèi)隨機部署傳感器節(jié)點；
[0012]所述傳感器節(jié)點向周圍廣播信息，通過信息交換和收集，使所有傳感器節(jié)點連通；
[0013]檢測區(qū)域熱點位置動態(tài)變化，所述傳感器節(jié)點依據(jù)熱點位置動態(tài)部署，根據(jù)MV-Voronoi方法計算各個傳感器節(jié)點位置剖分,在傳感器節(jié)點自身剖分區(qū)域中尋找最大權(quán)重點位置，逐步向熱點位置移動，確定熱點位置，確定熱點MV-Voronoi覆蓋域；新的熱點MV-Voronoi覆蓋域的權(quán)重值大于所述熱點MV-Voronoi覆蓋域的權(quán)重值,傳感器節(jié)點向新的熱點位置移動。
[0014]所述傳感器節(jié)點向新的熱點位置移動時，通過虛擬力方法計算傳感器節(jié)點的運動距離和位置。
[0015]本發(fā)明提供的一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，通過MW-Voronoi方法實現(xiàn)對熱點區(qū)域的有效覆蓋，避免了使用傳統(tǒng)方法隨機播撒等方法導(dǎo)致存在的節(jié)點密度不可控，感知范圍與熱點區(qū)域覆蓋不可調(diào)整等局面。
[0016]所述MV-Voronoi方法包括:
[0017]剖分表達式為
【權(quán)利要求】
1.一種制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，其特征在于，包括: 在檢測區(qū)域內(nèi)隨機部署傳感器節(jié)點； 所述傳感器節(jié)點向周圍廣播信息，通過信息交換和收集，使所有傳感器節(jié)點連通；檢測區(qū)域熱點位置動態(tài)變化，所述傳感器節(jié)點依據(jù)熱點位置動態(tài)部署，根據(jù)MV-Voronoi方法計算各個傳感器節(jié)點位置剖分,在傳感器節(jié)點自身剖分區(qū)域中尋找最大權(quán)重點位置，逐步向熱點位置移動，確定熱點位置，確定熱點MV-Voronoi覆蓋域；新的熱點MV-Voronoi覆蓋域的權(quán)重值大于所述熱點MV-Voronoi覆蓋域的權(quán)重值,傳感器節(jié)點向新的熱點位置移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，其特征在于，還包括: 所述傳感器節(jié)點向新的熱點位置移動時，通過虛擬力方法計算傳感器節(jié)點的運動距離和位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，其特征在于，所述MV-Voronoi方法包括: 剖分表達式為, = {q e --!21 WjCiiqJi)^ WiCi (q, S.) e ，其中設(shè)定傳感器節(jié)點權(quán)重因子等于節(jié)點感知半徑，R表示2維歐幾里德空間，d(q, Si)表示2維平面上點q與Si之間的歐式距離，Si表示各個傳感器節(jié)點，Wi>0是Si的權(quán)重因子，i e η: = {1,2,...,η}；依據(jù)上式任何位于MW-Voronoi區(qū)域Π i的點q有如下性質(zhì):
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，其特征在于，所述虛擬力方法的計算公式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點的部署方法，其特征在于，所述傳感器節(jié)點異構(gòu)，感知半徑異 構(gòu)，通信半徑相同，位置信息已知。
【文檔編號】H04W84/18GK103916871SQ201410084218
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】程良倫, 劉軍, 王濤, 王建華 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)