一種采用連通圖的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)傳感器的調(diào)度【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障調(diào)度方法。首先對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格化處理，整個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域被劃分成大小相等的網(wǎng)格單元。然后對障礙物進(jìn)行規(guī)范化處理，使其外形成為規(guī)整的多邊形，以方便進(jìn)一步的處理。在此基礎(chǔ)上，使用基于連通圖的方法，沿著障礙物的邊線分別做縱橫線，并對動態(tài)傳感器的開始位置和目標(biāo)位置也做縱橫線，縮小動態(tài)傳感器的搜索空間，提高了效率。本發(fā)明解決了具有障礙物的混合無線傳感器網(wǎng)中動態(tài)傳感器的調(diào)度問題，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存周期。
【專利說明】一種采用連通圖的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及存在障礙物的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障問題，屬于混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)傳感器的調(diào)度【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
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[0002]混合無線傳感網(wǎng)絡(luò)中具有動態(tài)傳感器和靜態(tài)傳感器，靜態(tài)傳感器感知目標(biāo)區(qū)域的信息，并把這些信息向外傳送，功能較單一。動態(tài)傳感器根據(jù)靜態(tài)傳感器反饋過來的結(jié)果，移動到目標(biāo)地區(qū)進(jìn)行更深入的分析，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理。由于能量捕獲技術(shù)的進(jìn)步，這里假定靜態(tài)傳感器的生命周期足夠長，這樣問題就歸結(jié)為如何有效的調(diào)度動態(tài)傳感器，而使得整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生命周期最長。因此，整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生命周期是由動態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)能量決定的。通常只要出現(xiàn)一個動態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)能量耗盡的情況，則意味整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)生命周期的結(jié)束。所以合理調(diào)度動態(tài)傳感器的旅行路徑，尤為關(guān)鍵。當(dāng)前關(guān)于動態(tài)傳感器的調(diào)度研究都基于這樣一個前提:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)，沒有障礙物。而在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，這樣的假設(shè)很少成立，會存在或多或少的障礙物。
[0003]本專利技術(shù)能夠合理調(diào)度動態(tài)傳感器避開網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中任意大小和尺寸的障礙物，以最有效率的方法找到最短路徑，從而到達(dá)目標(biāo)區(qū)域，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存周期。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]為了解決存在障礙物的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)，動態(tài)傳感器的調(diào)度問題，本發(fā)明提供了一種采用連通圖的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障方法。
[0005]本發(fā)明專利所采用的技術(shù)方案如下:
[0006](I)對網(wǎng)絡(luò)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化處理。這樣整個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域被劃分成大小的網(wǎng)格單元，這樣網(wǎng)格單元就變成大小相等的正方形。每個網(wǎng)格單元存在一個匯聚點(diǎn)位置，在此位置，可以收集網(wǎng)格單元中所有傳感器的信息。匯聚點(diǎn)位置一般位于網(wǎng)格單元的中心，這樣便于收集網(wǎng)格單元中所有傳感器的信息。
[0007](2)對障礙物進(jìn)行規(guī)范化處理。通過這些處理，障礙物的外形就變成了比較規(guī)整的多邊形，方便避障研究。顯然障礙物的邊緣地帶會與網(wǎng)格單元相交，可能只占用部分網(wǎng)格單元。一旦網(wǎng)格單元被部分占用，則認(rèn)為此網(wǎng)格單元即為障礙物，這樣障礙物就變成了比較規(guī)整的圖形。另一方面動態(tài)傳感器具有較大的通信半徑，即使某一感應(yīng)區(qū)域劃歸為障礙物，但/[目息還是能被動態(tài)傳感器獲取。
[0008](3)采用基于連通圖的方法，對動態(tài)傳感器進(jìn)行調(diào)度。沿著障礙物的邊線分別做縱橫線，并對動態(tài)傳感器的開始位置和目標(biāo)位置也做縱橫線。這些縱橫線所構(gòu)成的集合構(gòu)成了強(qiáng)連通圖，在此連通圖上求解動態(tài)傳感器的最短移動路徑。因此動態(tài)傳感器的搜索空間從整個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域較大空間縮小到連通圖這樣較小的空間，簡化了問題的求解。
[0009]本發(fā)明專利解決了傳感器區(qū)域可能存在任意大小和尺寸的障礙物，動態(tài)傳感器的調(diào)度問題，提高了整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的生存周期?！緦＠綀D】

【附圖說明】:
[0010]附圖1是為采用連通圖的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障方法的算法流程圖。
[0011]附圖2是釆用本專利技術(shù)進(jìn)行避障處理后的調(diào)度結(jié)果舉例。
[0012]附圖2中S是動態(tài)傳感器的起始位置，T是調(diào)度的目標(biāo)位置，黑色圖形為障礙物，箭頭方向為調(diào)度路徑。

【具體實(shí)施方式】
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[0013]下面通過具體的實(shí)施對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的描述。
[0014](I)首先對網(wǎng)絡(luò)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化處理。劃分的網(wǎng)格單元為正方形，假定網(wǎng)格單元的邊長為gSide，網(wǎng)格單元也是動態(tài)傳感器進(jìn)行信息收集與處理的基本單位。每個網(wǎng)格單元存在一個匯聚點(diǎn)位置，動態(tài)傳感器在此位置，可以收集網(wǎng)格單元中所有靜態(tài)傳感器的信息。匯聚點(diǎn)位置一般位于網(wǎng)格單元的中心，這樣便于動態(tài)傳感器收集網(wǎng)格單元中所有傳感器的信息。本發(fā)明gSide選擇為動態(tài)傳感器的最小移動單位。
[0015](2)障礙物的處理。對整個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化處理后，障礙物會占用一些網(wǎng)格單元位置，在障礙物的邊緣地帶，一般情況下會占用部分網(wǎng)格單元位置。一個網(wǎng)格單元被障礙物部分占用，則這個網(wǎng)格單元就劃歸為障礙物。這樣整個障礙物位置就變成比較規(guī)整的圖形，這樣便于對問題的處理，另一方面動態(tài)傳感器具有較大的通信半徑，即使某一感應(yīng)區(qū)域劃歸為障礙物，但信息還是能被動態(tài)傳感器獲取。
[0016](3)基于連通圖的最短路徑算法方法。在技術(shù)方案提到的縱橫線所構(gòu)成的強(qiáng)連通圖中，求解動態(tài)傳感器的最短移動路徑。根據(jù)Manhattan距離的特點(diǎn)，此連通圖必含有最短路徑。算法一開始創(chuàng)建兩個集合CANDIDATES和VISITED。集合CANDIDATES表示動態(tài)傳感器的候選移動方向上的網(wǎng)格。集合VISITED表示動態(tài)傳感器實(shí)際移動方向上的網(wǎng)格。剛開始時，集合VISITED初始化為空集。一維數(shù)組DL[i]中存放從源節(jié)點(diǎn)S到節(jié)點(diǎn)i的最短路徑的長度，一維數(shù)組PRED [i]存放從源節(jié)點(diǎn)S到節(jié)點(diǎn)i的當(dāng)前最短路徑上，節(jié)點(diǎn)i的前一個節(jié)點(diǎn)。利用深度優(yōu)先算法，最終VISITED里面存放從源節(jié)點(diǎn)S到目的節(jié)點(diǎn)T最短路徑的集合，從而得到動態(tài)傳感器的最短避障路徑。
[0017]以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明涉及一種采用連通圖的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障方法，其特征在于，在網(wǎng)絡(luò)區(qū)域網(wǎng)格化和障礙物規(guī)范化處理的基礎(chǔ)上，采用連通圖的方法對混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)傳感器進(jìn)行調(diào)度，避開了網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的障礙物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用連通圖的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障方法，其特征在于，對整個網(wǎng)絡(luò)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化處理，網(wǎng)絡(luò)區(qū)域被劃分成大小相同的正方形的網(wǎng)格單元；動態(tài)傳感器及目標(biāo)區(qū)域的位置，除了障礙物占用的網(wǎng)格單元外，可位于其他任意網(wǎng)格單J Li ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用連通圖的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的避障方法，其特征在于，對障礙物進(jìn)行規(guī)范化處理，整個障礙物的外形就變成了規(guī)整的多邊形；在此基礎(chǔ)上，采用連通圖的方法，對動態(tài)傳感器進(jìn)行調(diào)度，從而到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。
【文檔編號】H04W84/18GK104202793SQ201410505725
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】潘豐, 謝光前 申請人:江南大學(xué)