[00M]步驟六:采用Dijakstra算法求從左邊界到右邊界所需的最少傳感器數(shù)量，將左邊 界作為起始頂點(diǎn)，右邊界作為終止頂點(diǎn)，并將每個(gè)強(qiáng)連接簇作為一個(gè)中間頂點(diǎn)，連接所有頂 點(diǎn)，每條邊上的權(quán)值表示強(qiáng)連接簇的感知區(qū)域間或強(qiáng)連接簇感知區(qū)域與左右邊界間用于修 復(fù)缺口所需的最少傳感器數(shù)量，利用DUkstra算法求出從起始頂點(diǎn)到終止頂點(diǎn)的權(quán)值總和 的最小值，即為修復(fù)柵欄缺口所需的總的移動(dòng)傳感器數(shù)量的最小值；
[0096]步驟屯:采用公式(7)-(15),求出移動(dòng)傳感器的目標(biāo)坐標(biāo)位置及其起始角度，將移 動(dòng)傳感器移動(dòng)至目標(biāo)位置，實(shí)施修補(bǔ)。
[0097] 實(shí)例；
[0098] 步驟1:如圖1所示，保護(hù)區(qū)域設(shè)置為長(zhǎng)500和寬80的長(zhǎng)方形區(qū)域。采用基于直線的 有向傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方法將20個(gè)半徑為30,感知角度為V3的有向傳感器部署在保護(hù)區(qū)域 中：傳感器沿著Y = O運(yùn)條直線均勻分散開(kāi)，第i個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的水平目標(biāo)坐標(biāo)為：
[0099] 將(xi，yi)表示第i個(gè)傳感器的實(shí)際位置。由于部署的隨機(jī)性，它可能與（xff，0)存 在偏差，Si的水平與垂直距離偏差分別用4'和《表示。則實(shí)際的傳感器坐標(biāo)為 (Xf+《，《'），運(yùn)里的隨機(jī)誤差距離我們假設(shè)服從均值為0,方差為O2的高斯分布，運(yùn)里設(shè)O =2,即奪'，壞~/V (0, 5-1)，而固定傳感器起始感知方向是在0到如上服從均勻分布。假設(shè)我 們可W獲取傳感器節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，感知半徑，感知的視角W及感知的起始角度。根據(jù)節(jié)點(diǎn) 的橫坐標(biāo)從小到大將傳感器從巧Ij20編號(hào)。
[0100] 步驟2:采用判定傳感器節(jié)點(diǎn)感知區(qū)域重疊的方法，判定覆蓋區(qū)域中任意兩個(gè)移動(dòng) 傳感器的感知區(qū)域是否有重疊 W及判定每個(gè)傳感器的感知區(qū)域分別與覆蓋區(qū)域的左右邊 界是否有重疊；
[0101] 步驟3:采用強(qiáng)連接簇的識(shí)別方法，判定固定傳感器所形成的所有強(qiáng)連接簇，如圖1 所示的部署圖中，形成的強(qiáng)連接簇有11個(gè)，傳感器1，2,3形成第一個(gè)強(qiáng)連接簇;傳感器4與傳 感器5形成第二個(gè)強(qiáng)連接簇;傳感器6，7，8形成第=個(gè)強(qiáng)連接簇;傳感器9，10形成第四個(gè)強(qiáng) 連接簇;傳感器11形成第五個(gè)強(qiáng)連接簇;傳感器12形成第六個(gè)強(qiáng)連接簇;傳感器13，14,15形 成第屯個(gè)強(qiáng)連接簇;傳感器16形成第八個(gè)強(qiáng)連接簇，傳感器17，18形成第十個(gè)強(qiáng)連接簇，傳 感器19形成第十一個(gè)強(qiáng)連接簇，傳感器20形成第十一個(gè)強(qiáng)連接簇。
[0102] 步驟4:計(jì)算任意兩個(gè)強(qiáng)連接簇的覆蓋區(qū)域之間的最短距離，并存儲(chǔ)任意兩個(gè)強(qiáng)連 接簇的覆蓋區(qū)域之間距離最短的點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)強(qiáng)連接簇的覆蓋區(qū)域與左右邊界之間的最短 距離，并存儲(chǔ)每個(gè)傳感器的覆蓋區(qū)域與左右邊界之間距離最短的點(diǎn)。步驟5:將最短距離除 W移動(dòng)傳感器的最大感知范圍并向上取整，得到用于修復(fù)任意兩個(gè)強(qiáng)連接簇覆蓋區(qū)域之間 W及強(qiáng)連接簇覆蓋區(qū)域與左右邊界之間的缺口所需的最少移動(dòng)傳感器數(shù)量。
[0103] 步驟6:利用Di Astra算法求出用于修復(fù)的最少移動(dòng)傳感器數(shù)量W及覆蓋路徑，如 圖5所示，最短的一條覆蓋路徑為:左邊界^第一個(gè)強(qiáng)連接簇^第二個(gè)強(qiáng)連接簇^第=個(gè)強(qiáng) 連接簇^第四個(gè)強(qiáng)連接簇^第屯個(gè)強(qiáng)連接簇^第九個(gè)強(qiáng)連接簇^第十一個(gè)強(qiáng)連接簇^右 邊界，共需要九個(gè)移動(dòng)傳感器。
[0104] 步驟7:采用公式(7)-(15),求算出移動(dòng)傳感器的目標(biāo)位置及其起始角度，將移動(dòng) 傳感器移動(dòng)至目標(biāo)位置，實(shí)施修補(bǔ)。結(jié)果如圖5所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)柵欄修復(fù)方法，其特征在于該方法具體執(zhí)行步 驟如下： 步驟一:確定傳感器的覆蓋區(qū)域，采用基于直線的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方法，在覆蓋區(qū) 域中部署固定有向傳感器； 步驟二:采用判定傳感器節(jié)點(diǎn)感知區(qū)域重疊的方法，判定覆蓋區(qū)域中任意兩個(gè)移動(dòng)傳 感器的感知區(qū)域是否有重疊 W及判定每個(gè)傳感器的感知區(qū)域分別與覆蓋區(qū)域的左右邊界 是否有重疊； 步驟Ξ:采用強(qiáng)連接簇識(shí)別算法，識(shí)別覆蓋區(qū)域中的有向傳感器所形成各個(gè)強(qiáng)連接簇； 步驟四：計(jì)算覆蓋區(qū)域中任意兩個(gè)強(qiáng)連接簇感知區(qū)域之間的最短距離，并存儲(chǔ)任意兩 個(gè)強(qiáng)連接簇感知區(qū)域之間距離最短的點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)強(qiáng)連接簇的感知區(qū)域與左右邊界之間的 最短距離，并存儲(chǔ)每個(gè)傳感器的感知區(qū)域與左右邊界之間距離最短的點(diǎn)； 步驟五:將強(qiáng)連接簇的感知區(qū)域間及強(qiáng)連接簇的感知區(qū)域與左右邊界之間的最短距離 除W移動(dòng)傳感器的最大感知范圍并向上取整得到用于修復(fù)強(qiáng)連接簇感知區(qū)域間與強(qiáng)連接 簇感知區(qū)域與左右邊界間缺口的最少移動(dòng)傳感器數(shù)量； 步驟六:采用Di jakstra算法求從左邊界到右邊界所需的最少傳感器數(shù)量，將左邊界作 為起始頂點(diǎn)，右邊界作為終止頂點(diǎn)，并將每個(gè)強(qiáng)連接簇作為一個(gè)中間頂點(diǎn)，連接所有頂點(diǎn)， 每條邊上的權(quán)值表示強(qiáng)連接簇與強(qiáng)連接簇或左右邊界間用于修復(fù)缺口所需的最少傳感器 數(shù)量，利用Dijkstra算法求出從起始頂點(diǎn)到終止頂點(diǎn)的權(quán)值總和的最小值，即為修復(fù)柵欄 缺口所需的總的傳感器數(shù)量的最小值； 步驟屯:求出移動(dòng)傳感器的目標(biāo)位置及其起始角度CU，將移動(dòng)傳感器移動(dòng)至目標(biāo)位置， 實(shí)施修補(bǔ)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)柵欄修復(fù)方法，其特征在于 所述移動(dòng)傳感器的目標(biāo)位置及其起始角度的計(jì)算方法如下： 假設(shè)強(qiáng)連接簇SCI和SC2的感知區(qū)域間最近的點(diǎn)分別為Pa=(Xa，ya)和Pb=(Xb，yb);設(shè)線 段PaPb與水平正方向所成夾角為0則當(dāng)移動(dòng)傳感器的感知視角Φ滿足0含Φ < V3時(shí)，用于修 復(fù)移動(dòng)傳感器的起始感知角度α為0-Φ/2,此時(shí)若α<〇，α = α+化;若當(dāng)移動(dòng)傳感器的感知視 角Φ滿足V3 < Φ <化，移動(dòng)傳感器的起始感知角度α為0+V2- Φ /2，此時(shí)若α<0，α = α+化； σ的求法如下：過(guò)點(diǎn)Pa做與X軸平行的線，在線上取Pa右側(cè)的點(diǎn)Pc，若yb>ya，則〇=Ζ PbPaPc ;若yb <ya，現(xiàn)Jo = Ζ PbPaPc，其中 Ζ PbPaPc的范圍為[0，π ]; 當(dāng)ο < φ < V3時(shí)，移動(dòng)傳感器目標(biāo)位置的X，y坐標(biāo)分別為： Xj = Xa_COS〇水 Δ + (j_l )COS〇>l<( 1_ Δ ) yj = ya_sin〇* Δ + (j_l )sin〇*( 1_ Δ ) 當(dāng)ji/3含Φ <31時(shí)，移動(dòng)傳感器目標(biāo)位置的x，y坐標(biāo)分別為 Xj = Xa-cos。* Δ + (j-1 )cos〇*G_ Δ )+R*sin( Φ /2)*cos〇+R*cos( Φ /2)*cos(〇+3V2) yj = ya_sin。* Δ + (j-1 )sin〇*G_ Δ )+R*sin( Φ /2)*sin〇+R*cos( Φ /2)*sin(〇+3V2) 當(dāng)31 < Φ <2加寸，移動(dòng)傳感器目標(biāo)位置的X，y坐標(biāo)分別為 Xj = Xa_COS〇水 Δ + (j_l )cos〇>l<( 1_ Δ )+cos〇水R yj = ya_sin〇* Δ + (j_l )sin〇*( 1_ Δ )+sin〇*R 其中，R為移動(dòng)傳感器的感知半徑，1表示移動(dòng)傳感器的最大感知范圍，j = l，2...w(sci， SC2)，Δ是相鄰移動(dòng)傳感器的重疊間距： Δ =(W(SCl,SC2)*]_-d(SCl,SC2))/(W(SCl,SC2) + l) W(SC1，SC2)表示用于覆蓋兩個(gè)強(qiáng)連接簇之間的柵欄缺口的最少移動(dòng)傳感器數(shù)量：
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)柵欄修復(fù)方法，使用的兩個(gè)主要技術(shù)分別為判斷兩個(gè)傳感器的感知區(qū)域是否有重疊的方法以及強(qiáng)連接簇識(shí)別算法。首先介紹基于直線的有向傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方法；二是提出判定兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)Si和Sj的感知區(qū)域是否重疊的方法；并提出一種強(qiáng)連接簇識(shí)別算法來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中形成的強(qiáng)連接簇；最后利用Dijkstra算法計(jì)算所需的最少傳感器數(shù)量以及移動(dòng)傳感器的目標(biāo)移動(dòng)位置，并采用移動(dòng)傳感器進(jìn)行缺口修復(fù)。本發(fā)明能準(zhǔn)確檢測(cè)到柵欄缺口，并使用最少的傳感器節(jié)點(diǎn)修復(fù)柵欄缺口。
【IPC分類(lèi)】H04W16/18, H04W24/04, H04W84/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105554775
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510929153
【發(fā)明人】孫力娟, 趙璐, 韓崇, 郭劍, 周劍, 肖甫, 王汝傳
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日