維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，其特征是：首先利用維諾圖理論生成“候選子路徑集合”；然后以同心曲線的方式由外向內(nèi)地形成優(yōu)化路徑。本發(fā)明的方法可以形成最短或近似最短的基站移動(dòng)路徑。移動(dòng)基站沿著該路徑移動(dòng)，不僅可以收集到所有傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而且可以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)通信能耗。
【專利說(shuō)明】
維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，更具體地說(shuō)是一種針對(duì)稀疏無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)收集過(guò)程中移動(dòng)基站的行走路徑規(guī)劃。

【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，在大面積的被監(jiān)測(cè)水域中分布著多個(gè)水面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)(surfacesensor node, SSN)。這些節(jié)點(diǎn)的布置是稀疏的，即節(jié)點(diǎn)間距離通常大于節(jié)點(diǎn)通信半徑，因此難以通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的多跳路由匯聚數(shù)據(jù),而通過(guò)移動(dòng)基站(mobile base-stat1n, MBS)歷經(jīng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)成為了一種主要的數(shù)據(jù)匯聚方法。如何在監(jiān)測(cè)水域中生成一條基站移動(dòng)路徑，不僅可以收集到所有SSN的數(shù)據(jù)，而且達(dá)到路徑最短和網(wǎng)絡(luò)節(jié)能是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
[0003]近年來(lái)，已有學(xué)者先后提出一些方法解決上述問(wèn)題。這些方法可分為以下幾類:
[0004]第一類方法是使用一個(gè)或數(shù)個(gè)移動(dòng)基站在監(jiān)測(cè)區(qū)域隨機(jī)運(yùn)動(dòng)以收集數(shù)據(jù)。2003年，R.C.Shah等人針對(duì)稀疏無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)提出了“數(shù)據(jù)騾子”(Data Mules)的概念(R.C.Shah, S.Roy, S.Jain, et al.Data MULEs:Modeling and Analysis of Three-tierArchitecture for Sparse Sensor Networks[J].Ad Hoc Networks, 2OO3, 2I5-233),通過(guò)“數(shù)據(jù)騾子”在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)巡航以收集數(shù)據(jù)。同年，LTong等人針對(duì)密集傳感器網(wǎng)絡(luò)提出采用移動(dòng)Agent隨機(jī)移動(dòng)來(lái)收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)(L.Tong, Q.Zhao, and S.Adireddy.SensorNetworks with Mobile Agents[C].Proceedings of IEEE MILCOM 2003, Boston, MA, USA, I3-160ct, 2003，688-693)。這種隨機(jī)移動(dòng)的策略比較簡(jiǎn)單，易于基站實(shí)現(xiàn)，但隨機(jī)移動(dòng)的盲目性使得數(shù)據(jù)收集的完整性無(wú)法得到保障，也使得基站完成數(shù)據(jù)收集所需的路徑長(zhǎng)度和耗時(shí)不可預(yù)期。
[0005]第二類方法是將基站移動(dòng)和節(jié)點(diǎn)多跳路由相結(jié)合。2005年，J.Luo等人提出在密集分布的傳感器網(wǎng)絡(luò)中規(guī)劃移動(dòng)基站的最優(yōu)路徑，沿途的傳感器節(jié)點(diǎn)以多跳路由的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給移動(dòng)基站(J.Luo, J.P.Hubaux.Joint Mobility and Routing for LifetimeElongat1n in Wireless Sensor Networks[C].Proceedings of IEEE INF0C0M 2005, Miami, FL, USA, 13-17March, 2005，1735—1746)。
[0006]第三類方法是基于網(wǎng)絡(luò)分簇的基站移動(dòng)方法。2011年，陳濤等人提出將網(wǎng)絡(luò)分成簇結(jié)構(gòu)，簇內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)匯聚到簇頭。移動(dòng)基站只需歷經(jīng)這些簇頭便可完成整個(gè)網(wǎng)路的數(shù)據(jù)收集(陳濤，郭得科，羅雪山等.一種基于移動(dòng)基站的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集方法[J].國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33(2):49-53)。
[0007]第二類和第三類方法在水面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)中都會(huì)失效。因?yàn)樗鎮(zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)是稀疏的，節(jié)點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)，通常大于節(jié)點(diǎn)通信半徑，所以相鄰節(jié)點(diǎn)間無(wú)法通信，更無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)多跳路由，也無(wú)法形成可內(nèi)部通信的簇結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，是一種針對(duì)水面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，以實(shí)現(xiàn)不僅可以收集到所有SSN的數(shù)據(jù)，而且可以達(dá)到路徑最短或近似最短，以及節(jié)約網(wǎng)絡(luò)通信能耗的目的。
[0009]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
[0010]本發(fā)明維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，其特點(diǎn)是按如下過(guò)程進(jìn)行:
[0011]a、設(shè)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中有η個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)S1,、、、，sn,組成節(jié)點(diǎn)集合S = (S1, S2，…s I *
[0012]根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置，按照維諾圖理論劃分區(qū)域的方法將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成η個(gè)子區(qū)域，在任一子區(qū)域中包含唯一一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，以各子區(qū)域除監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界線以外的所有邊ei，、、、，e_^t為候選子路徑，構(gòu)成候選子路徑集合E= {ei，e2，…，em};與候選子路徑距離最近的兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)稱為該候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)；
[0013]b、將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各候選子路徑與監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界的交點(diǎn)作為交界點(diǎn)，將任一交界點(diǎn)命名為b1;并按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⑵溆嘟唤琰c(diǎn)依次命名為b2，b3,…，bv,構(gòu)成交界點(diǎn)集合B =Ib1, b2,…，bv}；
[0014]C、將各交界點(diǎn)所在候選子路徑的另一端點(diǎn)定義為該交界點(diǎn)的鄰接點(diǎn)，并按照各交界點(diǎn)的順序依次命名為1，j2,…，ju，構(gòu)成交界點(diǎn)的鄰接點(diǎn)集合J* = U1, j2,…，jj ；
[0015]d、移動(dòng)基站從交界點(diǎn)Id1出發(fā)，移動(dòng)到Id1的鄰接點(diǎn)J1，進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域；然后，移動(dòng)基站選擇最短路徑從J1沿各候選子路徑依次向j2，…，ju移動(dòng)，在移動(dòng)基站的移動(dòng)過(guò)程中記錄所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)，當(dāng)所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合S= Is1, S2，…，sn}時(shí)，停止移動(dòng)，移動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路徑即為所形成的優(yōu)化路徑；
[0016]若當(dāng)移動(dòng)基站從J1移動(dòng)至ju后，所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)仍未構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合s = (S1, S2,…，SnI,則按步驟e繼續(xù)移動(dòng)；
[0017]e、將步驟d所經(jīng)過(guò)的所有候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)所在的子區(qū)域從監(jiān)測(cè)區(qū)域中剝離，以剝離后監(jiān)測(cè)區(qū)域的剩余區(qū)域作為新的監(jiān)測(cè)區(qū)域，將位于新的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各候選子路徑與新的監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界的交點(diǎn)作為新交界點(diǎn)，且將距離移動(dòng)基站當(dāng)前位置ju最近的新的交界點(diǎn)標(biāo)記為按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⑵溆嘈陆唤琰c(diǎn)依次標(biāo)記為I^b2,…，匕；
[0018]移動(dòng)基站選擇最短路徑從當(dāng)前位置ju移動(dòng)到新的交界點(diǎn)Id1 ；
[0019]重復(fù)步驟c和d，直至移動(dòng)基站在整個(gè)的移動(dòng)過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合s = (S1, S2,…，SnI ；
[0020]f、在停止移動(dòng)后，整個(gè)移動(dòng)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路徑即為所形成的優(yōu)化路徑。
[0021]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0022]1、本發(fā)明是一種針對(duì)水面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，首先利用維諾圖理論生成“候選子路徑集合”;然后以同心曲線的方式由外向內(nèi)地形成優(yōu)化路徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以形成最短或近似最短的基站移動(dòng)路徑?；狙刂撀窂揭苿?dòng)，不僅可以收集到所有傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，而且可以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)通信能耗。
[0023]2、已有的隨機(jī)移動(dòng)比較簡(jiǎn)單，易于基站實(shí)現(xiàn)，但隨機(jī)移動(dòng)的盲目性使得數(shù)據(jù)收集的完整性無(wú)法得到保障，也使得基站完成數(shù)據(jù)收集所需的路徑長(zhǎng)度和耗時(shí)不可預(yù)期。另外，水面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)是稀疏的，節(jié)點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)，通常大于節(jié)點(diǎn)通信半徑，所以相鄰節(jié)點(diǎn)間無(wú)法通信，更無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)多跳路由，也無(wú)法形成可內(nèi)部通信的簇結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決了稀疏網(wǎng)絡(luò)中不能利用簇結(jié)構(gòu)內(nèi)部通信的問(wèn)題。此外，在基站航行速度一定的情況下，本發(fā)明有利于移動(dòng)基站用最短的時(shí)間完成對(duì)水面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為水面無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0025]圖2為維諾圖生成多邊形示意圖；
[0026]圖3為基站移動(dòng)路徑不例；
[0027]圖4為形成最外層同心圓路徑示意；
[0028]圖5為形成的最外層同心圓路徑；
[0029]圖6為剝離出未顧及的節(jié)點(diǎn)區(qū)域；
[0030]圖7為切入到未涉及的節(jié)點(diǎn)區(qū)域；
[0031]圖8為形成的內(nèi)層同心圓路徑；
[0032]圖9為維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法流程圖；
[0033]圖10為實(shí)驗(yàn)一形成的移動(dòng)路徑；
[0034]圖11為實(shí)驗(yàn)二形成的移動(dòng)路徑；
[0035]圖12為實(shí)驗(yàn)三形成的移動(dòng)路徑；
[0036]圖13為基站沿維諾圖的邊收集數(shù)據(jù)的通信狀況；
[0037]圖14為基站沿任意邊收集數(shù)據(jù)的通信狀況。

【具體實(shí)施方式】
[0038]本專利提出一種維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法。首先利用維諾圖理論生成“候選子路徑集合”;然后以同心曲線的方式由外向內(nèi)形成優(yōu)化路徑，下面將對(duì)這一步驟進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0039]1、維諾圖理論生成候選子路徑集合
[0040]維諾圖又叫泰森多邊形或者Dirichlet圖，是計(jì)算幾何中重要的幾何結(jié)構(gòu)，它是由一組連接兩鄰點(diǎn)線段的垂直平分線組成的連續(xù)多邊形組成，參見(jiàn)以下文獻(xiàn):
[0041](I)G.M.Vorono1.Nouvelles Applicat1ns Des Parametres Continusa Theorie Des Formes Quadratiques[J].Deuxieme Memoire.Recherches surIes paralIelloedres primitives, Journal fiir die reine und angewandteMathematik.1908, 134:198-287.
[0042](2) M.Mirzargar, A.Entezar1.Voronoi Splines [J].1EEE Transact1ns onSignal Processing, 2010, 58(9):4572-4582.
[0043](3)夏娜，悅成春，徐朝農(nóng)，鄭格.逆向捕獲時(shí)間差的Voronoi聲源定位機(jī)制[J].通信學(xué)報(bào)，2013，34 (11): 140-152。
[0044]采用維諾圖理論生成的候選子路徑有利于基站收集數(shù)據(jù)時(shí)節(jié)約通信能耗，這在下文中將詳細(xì)證明。
[0045]例如，在監(jiān)測(cè)區(qū)域A中有4個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)S1, s2，s3，S4，它們的位置如圖2(a)所示。按照維諾圖理論生成的維諾多邊形如圖2(b)所示，將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成η個(gè)子區(qū)域，在任一子區(qū)域中包含唯一一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，以各子區(qū)域除監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界線以外的的5條邊e1； e2, e3, e4, e5作為候選子路徑,構(gòu)成候選子路徑集合E = {e^ e2,…，e5}。
[0046]接下來(lái)的工作就是在候選子路徑集合中選出一個(gè)元素序列，構(gòu)成一個(gè)路徑，作為移動(dòng)基站的優(yōu)化移動(dòng)路徑，并達(dá)到以下目標(biāo):
[0047]a)移動(dòng)基站沿該路徑移動(dòng)，可以顧及到(所謂“顧及到”是指當(dāng)移動(dòng)基站沿著某條候選子路徑移動(dòng)時(shí)，與該候選子路徑距離最近的兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，即該候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)便被顧及到)所有傳感器節(jié)點(diǎn)；
[0048]b)路徑最短或近似最短；
[0049]c)移動(dòng)基站沿該路徑收集數(shù)據(jù)具有節(jié)能效果。
[0050]2、以同心曲線的方式形成優(yōu)化路徑
[0051]假設(shè)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中有η個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)S1,、、、，sn,組成節(jié)點(diǎn)集合S = (S1, S2,…，sn}。根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置，按照維諾圖理論劃分區(qū)域的方法可以將整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成η個(gè)子區(qū)域，在任一子區(qū)域中包含唯一一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，以各子區(qū)域除監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界線以外的所有邊e1;、、、，em作為候選子路徑,構(gòu)成候選子路徑集合E = {e!, e2,…，em}；
[0052]與某條候選子路徑兩側(cè)距離最近的兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)稱為該候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)。例如，圖2(b)中子路徑e2的鄰節(jié)點(diǎn)為S1和s4。
[0053]監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各候選子路徑與監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界的交點(diǎn)定義為交界點(diǎn)，例如，圖2(b)中 b” b2, b3, b4。
[0054]各交界點(diǎn)所在候選子路徑的另一端點(diǎn)定義為該交界點(diǎn)的鄰接點(diǎn)，例如，圖2(b)中交界點(diǎn)h的鄰接點(diǎn)為i ；
[0055]本專利方法是以同心曲線的方式由外向內(nèi)地形成基站移動(dòng)路徑。圖3為一示例。圖中實(shí)線曲線為形成的基站移動(dòng)路徑。
[0056]基站移動(dòng)路徑形成方法具體描述如下:
[0057]a)設(shè)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中有η個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)S1,、、、，sn,組成節(jié)點(diǎn)集合S= (S1, S2，…，sn},候選子路徑集合為E = {e!, e2,…，ej ；
[0058]b)將任一交界點(diǎn)命名為Id1,并按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⑵溆嘟唤琰c(diǎn)依次命名為b2,匕，…，bv,構(gòu)成交界點(diǎn)集合B = {bi, b2, *.., bv}；
[0059]c)將各交界點(diǎn)的鄰接點(diǎn)按照各交界點(diǎn)的順序依次命名為j” J2,…，ju，構(gòu)成交界點(diǎn)的鄰接點(diǎn)集合J* = U1, j2,…，jj ；
[0060]d)移動(dòng)基站從交界點(diǎn)Id1出發(fā)，移動(dòng)到Id1的鄰接點(diǎn)J1，進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域；然后，移動(dòng)基站選擇最短路徑從J1沿各候選子路徑依次向j2，…，ju移動(dòng)，下面以圖4為例對(duì)移動(dòng)基站的移動(dòng)策略進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0061]如圖4所示，當(dāng)基站從J1移動(dòng)到j(luò)2時(shí)，面臨子路徑選擇，即可選擇到達(dá)鄰接點(diǎn)或j22，由于J22距離J2更近，因此基站按照貪婪原則選擇到達(dá)j22。此后基站可選擇到達(dá)鄰接點(diǎn)j2i或j2，由于戈是目標(biāo)點(diǎn)，因此基站將選擇到達(dá)戈。重復(fù)以上步驟，基站繼續(xù)到達(dá)
」3，」4，…，Ju0
[0062]在移動(dòng)基站的移動(dòng)過(guò)程中記錄所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)，當(dāng)所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合S = (S1, S2,…，sn}時(shí),停止移動(dòng),移動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路徑即為所形成的優(yōu)化路徑；圖5給出了采用本專利方法形成的最外層同心圓路徑的示例。
[0063]若當(dāng)移動(dòng)基站從J1移動(dòng)至ju后，所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)仍未構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合s = (S1, s2,…，SnI,則按步驟e繼續(xù)移動(dòng)；
[0064]e、將步驟d所經(jīng)過(guò)的所有候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)所在的維諾多邊形子區(qū)域從監(jiān)測(cè)區(qū)域中剝離(如圖6中的點(diǎn)填充區(qū)域)，以剝離后監(jiān)測(cè)區(qū)域中的剩余區(qū)域作為新的監(jiān)測(cè)區(qū)域(如圖6中的白色區(qū)域)，將位于新的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各候選子路徑與新監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界的交點(diǎn)作為新交界點(diǎn)，且將距離移動(dòng)基站當(dāng)前位置js最近的新的交界點(diǎn)標(biāo)記為!^從匕按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⑵溆嘈陆唤琰c(diǎn)依次標(biāo)記為h，b2,…，bw ；
[0065]f、移動(dòng)基站從當(dāng)前位置ju尋找最短路徑移動(dòng)到新的交界點(diǎn)Id1,如圖7所示；
[0066]g、重復(fù)步驟c和d，直至移動(dòng)基站在整個(gè)的移動(dòng)過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合S = (S1, S2,…，sn}；
[0067]h、在停止移動(dòng)后，整個(gè)移動(dòng)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路徑即為所形成的優(yōu)化路徑。
[0068]按照最外層同心圓路徑形成方法形成內(nèi)層同心圓路徑，如圖8所示。
[0069]3、流程圖描述
[0070]本專利“維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法”的流程圖如圖9所示。
[0071]本專利提出一種針對(duì)水面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，通過(guò)維諾圖理論生成候選子路徑集合，以同心曲線的方式由外向內(nèi)地形成優(yōu)化路徑，不僅可以收集到所有SSN的數(shù)據(jù)，而且可以達(dá)到路徑最短或近似最短，以及節(jié)約網(wǎng)絡(luò)通信能耗的目的。
[0072]4、實(shí)驗(yàn)
[0073]為了驗(yàn)證本專利方法的有效性，進(jìn)行了三組不同規(guī)模的實(shí)驗(yàn)，并將本專利方法與文獻(xiàn)(R.C.Shah, S.Roy, S.Jain, et al.Data MULEs:Modeling andAnalysis of Three-tier Architecture for Sparse Sensor Networks[J].Ad HocNetworks, 2003, 215-233)所報(bào)道的“隨機(jī)路徑規(guī)劃”方法以及另一種基礎(chǔ)方法“貪婪路徑規(guī)劃”進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較。
[0074]貪婪路徑規(guī)劃:移動(dòng)基站隨機(jī)選擇一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(SSN)作為出發(fā)節(jié)點(diǎn)。確定尚未到達(dá)的SSN集合，從集合中選擇距離當(dāng)前位置最近的SSN作為下一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)并移動(dòng)過(guò)去；重復(fù)上述過(guò)程直到歷經(jīng)所有節(jié)點(diǎn)。
[0075]實(shí)驗(yàn)一:9mX9m監(jiān)測(cè)水域，10個(gè)水面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)(SSN)；
[0076]實(shí)驗(yàn)二:20mX 20m監(jiān)測(cè)水域，25個(gè)水面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)(SSN)；
[0077]實(shí)驗(yàn)三:40mX40m監(jiān)測(cè)水域，50個(gè)水面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)(SSN)；
[0078]在三組實(shí)驗(yàn)中，采用本專利方法形成的基站移動(dòng)路徑分別如圖10、11和12所示，路徑長(zhǎng)度分別為 20.554m, 68.649m, 224.305m。
[0079]在三組實(shí)驗(yàn)中，本專利方法與“隨機(jī)路徑規(guī)劃”和“貪婪路徑規(guī)劃”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較如表I所示。
[0080]表I三種方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較
[0081]
[0082]

【權(quán)利要求】
1.維諾圖構(gòu)造的水面移動(dòng)基站路徑規(guī)劃方法，其特征是按如下過(guò)程進(jìn)行: a、設(shè)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中有η個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)S1,、、、，sn,組成節(jié)點(diǎn)集合S= (S1, S2,…，sn}； 根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置，按照維諾圖理論劃分區(qū)域的方法將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成η個(gè)子區(qū)域，在任一子區(qū)域中包含唯一一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，以各子區(qū)域除監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界線以外的所有邊ei，、、、，ejt為候選子路徑，構(gòu)成候選子路徑集合E= {ei，e2，…，em};與候選子路徑距離最近的兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)稱為該候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)； b、將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各候選子路徑與監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界的交點(diǎn)作為交界點(diǎn)，將任一交界點(diǎn)命名為b1;并按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⑵溆嘟唤琰c(diǎn)依次命名為b2, b3,…，bv,構(gòu)成交界點(diǎn)集合B =Ib1, b2,…，bv}； C、將各交界點(diǎn)所在候選子路徑的另一端點(diǎn)定義為該交界點(diǎn)的鄰接點(diǎn)，并按照各交界點(diǎn)的順序依次命名為1，j2,…，ju，構(gòu)成交界點(diǎn)的鄰接點(diǎn)集合J* = U1, j2,…，jj ； d、移動(dòng)基站從交界點(diǎn)bi出發(fā)，移動(dòng)到bi的鄰接點(diǎn)，進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域；然后，移動(dòng)基站選擇最短路徑從J1沿各候選子路徑依次向j2，…，ju移動(dòng)，在移動(dòng)基站的移動(dòng)過(guò)程中記錄所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)，當(dāng)所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合S ={Sl，S2,…，sn}時(shí)，停止移動(dòng)，移動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路徑即為所形成的優(yōu)化路徑； 若當(dāng)移動(dòng)基站從J1移動(dòng)至ju后，所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)仍未構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合s = (S1, S2,…，SnI,則按步驟e繼續(xù)移動(dòng)； e、將步驟d所經(jīng)過(guò)的所有候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)所在的子區(qū)域從監(jiān)測(cè)區(qū)域中剝離，以剝離后監(jiān)測(cè)區(qū)域的剩余區(qū)域作為新的監(jiān)測(cè)區(qū)域，將位于新的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各候選子路徑與新的監(jiān)測(cè)區(qū)域邊界的交點(diǎn)作為新交界點(diǎn)，且將距離移動(dòng)基站當(dāng)前位置ju最近的新的交界點(diǎn)標(biāo)記為按逆時(shí)針?lè)较驅(qū)⑵溆嘈陆唤琰c(diǎn)依次標(biāo)記為I^b2,…，匕； 移動(dòng)基站選擇最短路徑從當(dāng)前位置ju移動(dòng)到新的交界點(diǎn)h ； 重復(fù)步驟c和d，直至移動(dòng)基站在整個(gè)的移動(dòng)過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的各候選子路徑的鄰節(jié)點(diǎn)構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)集合S = (S1, S2,…，sn}； f、在停止移動(dòng)后，整個(gè)移動(dòng)過(guò)程所經(jīng)過(guò)的路徑即為所形成的優(yōu)化路徑。
【文檔編號(hào)】H04W16/18GK104168581SQ201410452888
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】夏娜, 翟劉慧, 柴煜奇, 焦媛媛 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)