lOl，構(gòu)建障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹；
[0096]步驟S102,在所述構(gòu)建的故障情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹上分配靜止中 繼節(jié)點和/或移動中繼節(jié)點；
[0097] 步驟S103,利用所分配的靜止中繼節(jié)點和/或移動中繼節(jié)點，獲得所述中繼節(jié)點所 連接的分區(qū)節(jié)點內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，根據(jù)所獲得的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)連通各分區(qū)節(jié)點，從而恢復所述n個 網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的連通。
[0098] 具體的，所述方法還包括:在連通性算法計算過程中，移動中繼節(jié)點按照預(yù)設(shè)軌跡 周期性在分區(qū)之間移動接收目標分區(qū)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，當所述移動節(jié)點接收到所述目標分 區(qū)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時，停止再向所述目標分區(qū)節(jié)點移動。也就是說，移動中繼節(jié)點在在移動 過程中接收到目標分區(qū)節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即返回，向下一個分區(qū)節(jié)點移動；
[0099] 所述移動中繼節(jié)點按照預(yù)設(shè)軌跡移動包括兩種情況：
[0100] 當移動中繼節(jié)點在兩個分區(qū)節(jié)點組成的邊上移動時，所述預(yù)設(shè)軌跡為兩分區(qū)節(jié)點 的連線上且不在兩分區(qū)節(jié)點的通信范圍內(nèi)的部分線段；
[0101] 當移動中繼節(jié)點在=個分區(qū)節(jié)點組成的=角形上移動時，所述預(yù)設(shè)軌跡為第一= 角形的=條邊，所述第一=角形的獲得方法為：將所述=個分區(qū)節(jié)點組成的=角形的重屯、 分別與所述=個分區(qū)節(jié)點連線，并得到與相應(yīng)的分區(qū)節(jié)點的通信范圍所對應(yīng)的圓的交點， 將所得到的=個交點組成第一=角形。
[0102] 需要說明的是，在連通性算法計算過程中為了減少移動中繼節(jié)點的移動距離，需 要簡化移動中繼節(jié)點的移動算法，通過優(yōu)化移動中繼節(jié)點的移動路徑，達到減少移動節(jié)點 移動距離，減少能耗的目的。
[0103] 在本發(fā)明實施例中所提供的障礙情況下的最小生成樹中，移動中繼節(jié)點可W在兩 個分區(qū)節(jié)點組成的邊或=個分區(qū)節(jié)點組成的=角形上移動。對于移動中繼節(jié)點在邊上移動 時，移動中繼節(jié)點不需要移動到分區(qū)節(jié)點的中屯、位置，只要移動到分區(qū)節(jié)點的通信范圍內(nèi) 就可W交換數(shù)據(jù)，即移動中繼節(jié)點在邊上的移動距離不需要是兩分區(qū)節(jié)點的中屯、位置之間 的距離D，只需要是D-2R(R為節(jié)點的通信半徑）即可。如圖2(a)所示，兩個分區(qū)節(jié)點S1、S2的 通信范圍所對應(yīng)的圓分別為圓S1、圓S2,兩分區(qū)節(jié)點的連線S1S2與圓S1、圓S2的交點分別為 A、B，此時，移動中繼節(jié)點移動的預(yù)設(shè)軌跡為線段AB，移動距離為D-2*R，其中D為兩個分區(qū)節(jié) 點的中屯、位置的距離，R為兩個分區(qū)節(jié)點的通信半徑，運里假設(shè)兩個分區(qū)節(jié)點的通信半徑相 等。對于移動中繼節(jié)點在=個分區(qū)節(jié)點Sl、S2、S3組成的=角形上移動時，如圖2 (b)所示，= 個分區(qū)節(jié)點S1、S2、S3的通信范圍所對應(yīng)的圓分別為圓S1、圓S2、圓S3,移動中繼節(jié)點移動的 預(yù)設(shè)軌跡不是S角形S1S2S3的S條邊，而是圖中虛線S角形ABC的S條邊，移動距離為虛線 S角形ABC的周長，該虛線S角形ABC的獲得方法為:利用S角形S1S2S3的重屯、O向各頂點連 線，各頂點與重屯、O的連線與圓S1、圓S2、圓S3的交點分別為A、B、C，運S個交點組成的S角 形即為虛線S角形ABC。
[0104] 具體的，步驟SlOl中所述障礙所構(gòu)成的障礙區(qū)域是凸多邊形區(qū)域，且所述凸多邊 形頂點個數(shù)不小于4個，所述構(gòu)建障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹的步驟包括： [0 10日]利用prim算法構(gòu)建n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹；
[0106]需要說明的是，在構(gòu)建障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹之前，需要構(gòu)建不 考慮障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹。舉例而言，如圖3所示的最小生成樹中，所述 最小生成樹包括10個分區(qū)節(jié)點，分別為4、8、(：、0、6少、6、山1、1，在不考慮障礙情況下，所述 最小生成樹由邊日46、日6(；、日〇)、日0￡、日6。、日。。、日。11、日[11、日口連接相應(yīng)的分區(qū)節(jié)點。運里，假設(shè)日1功最 小生成樹的任一邊，該邊Gij的兩個頂點為Vi, Vj，也就是說，eu可能為eAB、eBC、ecD、eDE、eBG、 GFG、eGH、eHi、eij中的任一邊，Vi，Vj 為相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點A、B、C、D、E、F、G、H、I、J。
[0107]依次判斷所述最小生成樹的每條邊是否穿過障礙區(qū)域，對每條穿過所述障礙區(qū)域 的邊進行如下處理：
[010引如果邊ei讀過障礙區(qū)域，所述邊eu的兩個頂點為vi，vj，計算該邊與障礙區(qū)域的交 點，若只有一個交點，則該邊不做處理;若與障礙區(qū)域有兩個交點，則做如下處理：
[0109]若兩交點之間只有一個凸多邊形頂點Pn,則用鏈{vi，Pn，vj代替最小生成樹中邊 Sij ；
[0110]若兩交點P1，P2之間有多個凸多邊形頂點Pm，Pm+l…，Pm+k-l，則從邊eu的一個頂點Vi 按照順時針方向連接障礙區(qū)域頂點Pm,并依次連接直到連接到該邊的另一個頂點Vj,形成鏈 Iinel: {vi，Pm，Pm+r'' .Pm+k-i，Vj}，其中，k為兩交點之間的按順時針方向凸多邊形頂點個數(shù)； 并且，從邊61撕該頂點Vi按照逆時針方向連接障礙區(qū)域頂點，形成鏈line2:{v非m+q-lPm+q-2， Pm, ViK其中，q為兩交點之間的按逆時針方向凸多邊形頂點個數(shù)；比較所述鏈Iinel和鏈 line2的長度，取長度小的那條鏈作為該最小生成樹中代替邊eu的鏈Iineij，其中l(wèi)ength (lineij)=min{ length (Iinel), length (I ine2)}；
[0111] 在構(gòu)建出不考慮障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹后，需要依次判斷所構(gòu) 建的不考慮障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹中的每條邊是否穿過障礙區(qū)域，所述 依次判斷最小生成樹的每條邊是否穿過障礙區(qū)域的方法為：
[0112] 選定最小生成樹的任意一條邊eij，頂點分別為Vi(xi，yi)，vj(xj，yj)，選定障礙區(qū)域 的任意一條邊efg，頂點分別為乂八町7:)兩(如78)，利用所述邊6^和邊6:8的頂點坐標分別 建立所述邊eu、邊6扣所在直線的直線方程，
maxf.v,,.V, )<.v< rnin(.v,,A* )
[0113] 求解方程組： ，約束條件為： /、<<?、， max( V,, V,) < 1' S mirH.r,. r")
[0114] 若方程組有解，識別出最小生成樹的該邊穿過障礙區(qū)域，所述解為最小生成樹的 該邊和障礙區(qū)域的交點，若方程組無解，則識別最小生成樹的該邊未穿過障礙區(qū)域。
[0115] 舉例而言，如圖3所示的最小生成樹中，障礙區(qū)域為^?1、？2、？3、？4為頂點的凸多 邊形區(qū)域，已知10個分區(qū)節(jié)點的位置和障礙區(qū)域4個頂點的位置，可W建立坐標系，獲得10 個分區(qū)節(jié)點的坐標和障礙區(qū)域4個頂點的坐標。對所構(gòu)建的不考慮障礙情況下的10個分區(qū) 節(jié)點的最小生成樹中的任意一條邊，可根據(jù)該任意一條邊的兩個頂點所對應(yīng)的分區(qū)節(jié)點的 坐標，建立該任意一條邊所在直線的直線方程。對障礙區(qū)域所對應(yīng)的凸四邊形的任意一條 邊，可根據(jù)該任意一條邊的兩個頂點的坐標，建立該任意一條邊所在直線的直線方程。利用 所構(gòu)建的不考慮障礙情況下的10個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹中的每條邊所對應(yīng)的直線方程， 和障礙區(qū)域所對應(yīng)的凸四邊形的每條邊所對應(yīng)的直線方程，建立兩條直線方程的方程組。 如果所述兩條直線方程的方程組有解，即兩條直線有交點，還需根據(jù)約束條件判斷交點是 否同時在所述凸四邊形和最小生成樹的邊上。當判斷出交點同時在所述凸四邊形和最小生 成樹的邊上，則最小生成樹的該邊穿過障礙區(qū)域，否則該邊不穿過障礙區(qū)域。例如，最小生 成樹中的邊6FG所在的直線，與障礙區(qū)域的邊6P3P4所在的直線有交點，但是該交點不在所述 凸四邊形和最小生成樹的邊，所W邊6FC不穿過障礙區(qū)域；最小生成樹中的邊6BC所在的直 線，與障礙區(qū)域的邊eP3P4所在的直線和邊ePiP2所在的直線都有交點，且該交點同時在所述凸 四邊形和最小生成樹的邊上，所W邊6BG穿過障礙區(qū)域。
[0116] 在判斷出最小生成樹的某條邊穿過障礙區(qū)域后，還需根據(jù)該某條邊與障礙區(qū)域的 交點個數(shù)，對該某條邊處理。例如圖3所示的最小生成樹的邊6BG，邊6BG穿過障礙區(qū)域，且與 障礙區(qū)域有兩個交點，運兩個交點之間有2個凸四邊形頂點，則從邊6BG的一個頂點B按照順 時針方向連接障礙區(qū)域頂點P2，并依次連接直到邊6BG的另一個頂點G，形成鏈1 ine 1: {B，P2， 口3,6};并且，從邊68日的該頂點8按照逆時針方向連接障礙區(qū)域頂點，形成鏈111162:{8，口1， P4，G};比較所述鏈Iinel和鏈line2的長度，取長度小的那條鏈作為障礙情況下的最小生成 樹中代替邊6BG的鏈IineBG,其中l(wèi)eng1:h(IineBG) =min{ IengthQinel)，IengthQine2)}。
[0117] 如果不考慮障礙情況下的最小生成樹中有多條邊穿過同一障礙區(qū)域，則分別處理 各條邊。如圖4所示的最小生成樹中，有兩條邊BG、BH同時穿過障礙區(qū)域，則同時處理運兩條 邊，根據(jù)上述處理方法，將1111日8日：{8^1^4,6}作為障礙情況下的最小生成樹中代替邊660 的鏈，將1 in郎H: {B，P2，m作為障礙情況下的最小生成樹中代替邊6BH的鏈。
[0118] 經(jīng)過上述處理后，就獲得由邊和鏈構(gòu)成的障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成 樹。
[0119] 需要說明的是，所述最小生成樹中的鏈為最小生成樹中的邊穿過障礙區(qū)域時，為 避開障礙區(qū)域所形成的包括障礙區(qū)域頂點及最小生成樹中分區(qū)節(jié)點所構(gòu)成的多個邊的組 合;所述最小生成樹中的邊為最小生成樹中分區(qū)節(jié)點之間的連線，該邊可能穿過障礙區(qū)域， 也可能不穿過障礙區(qū)域。
[0120] 在獲得由邊和鏈構(gòu)成的障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹后，還可W優(yōu)化 所構(gòu)建的障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹，包括：
[0121] 查看最小生成樹中任意兩個分區(qū)節(jié)點之間的邊，如果某條邊的邊長小于某條鏈的 鏈長，且該邊不經(jīng)過障礙區(qū)域，且不與其他邊形成環(huán)，則用所述邊代替所述鏈；
[0122] 如果最小生成樹中有多條邊穿過障礙區(qū)域，且如果所生成的最小生成樹中存在由 多個邊構(gòu)成的環(huán)，則將該環(huán)中最長的邊去掉。
[0123] 舉例而言，如圖3所示的障礙情況下的最小生成樹，對于鏈Iin郎日：{8訊，？4向，通 過查看所述最小生成樹中任意兩個分區(qū)節(jié)點之間的邊，如果存在某條邊的邊長小于該鏈 IineBG的鏈長，且該邊不經(jīng)過障礙區(qū)域，且不與其他邊形成環(huán)，則用所述邊代替鏈IineBGo例 如邊6DJ，如果邊6DJ的長度小于鏈IineBG的鏈長，則去掉鏈IineBG,使邊6DJ代替鏈IineBG作為 障礙情況下的最小生成樹的一條邊。
[0124] 如圖3所示的障礙情況下的最小生成樹，假設(shè)不考慮障礙情況下的最小生成樹中 還有邊ecG穿過障礙區(qū)域，且代替邊ecG的是鏈11〇6〇;:{(：乃，？4向，則運時會出現(xiàn)環(huán){(：，8， P1}，出現(xiàn)運種情況時，將環(huán)中最長的邊即CPl去掉即可。
[0125] 具體的，步驟S102中，所述在所述構(gòu)建的障礙情況下的n個分區(qū)節(jié)點的最小生成樹 的邊上分配靜止中繼節(jié)點/或移動中繼節(jié)點，包括:設(shè)恢復網(wǎng)絡(luò)連通性需要h個靜止中繼節(jié) 點，當前可用的中繼節(jié)點為1個，Kh,且1