一种能量收集移动传感网络中K-栅栏寿命的优化方法

技术领域

本发明涉及无线传感器网络领域，涉及一种能量收集移动传感网络中K-栅栏寿命的优化方法。

背景技术

栅栏覆盖在现实中有着广泛的应用，尤其可以应用在国防方面检测非法越境者或林业方面探测火情蔓延等。为了增加覆盖的可靠性通常会在网络中构建K条栅栏使入侵者至少被能K个传感器节点所感知。

使用静态的传感器可能不能很好的覆盖边界线，会存在一些覆盖漏洞，影响覆盖的质量。让传感器节点具有移动能力就很有必要，这样传感器节点就能覆盖到边界的特定位置。由于移动和监测都需要消耗能量，需要一种有效能量管理方式。目前主要有两种方式，一种是通过减少的能耗的方式，还有一种是使用能量收集技术。目前对移动传感器构成的栅栏网络的能量管理的研究都集中在第一种方式。本申请将能量收集技术引入移动栅栏网络中，网络中传感器节点能收集太阳能；并考虑了区域内不同位置的太阳能强度的差异性，最大化网络的寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种能量收集移动传感网络中K-栅栏寿命的优化方法。

本发明首先根据监测区域内太阳辐射强度的差异将区域划分为大小相等的小矩形区域，并根据传感器的能耗率和能量收集率划分时隙。然后用边长为两倍传感半径的小网格离散化区域，网格中心为传感器的候选部署位置。根据太阳辐射强度选择最佳的K+1条栅栏的候选部署位置，并根据贪心思想选择传感器移动至栅栏的候选部署位置处。最后在每个时隙开始前根据贪心思想调度传感器修补栅栏上能量不足的节点，并且选择最佳的K条栅栏工作。

本发明中，N个结构相同、能够移动，并且具有太阳能收集能力的传感器s

本发明具体步骤如下：

步骤(1)区域划分；

(1-1)将区域离散化：将监测区域Ω离散化为边长为2R的正方形的离散网格，将每个离散网格的中心作为传感器的候选部署位置；离散网格中心位置的太阳辐射强度作为该离散网格内所有点的太阳辐射强度，即离散网格的太阳辐射强度为中心位置的太阳辐射强度；R为传感器的检测半径；

(1-2)将监测区域Ω按照l×w划分太阳能区域，l为太阳能区域的长，w为太阳能区域的宽；具体是：

首先将监测区域Ω的宽W等分K+1份，形成K+1个面积相等的横向子区域，每个横向子区域A

然后对每个横向子区域A

则监测区域Ω划分成

步骤(2)构建栅栏；

(2-1)选择用于构建栅栏的离散网格组：

在一个横向子区域A

每个横向子区域A

(2-2)将距离用于构建栅栏的离散网格组所包含的离散网格最近的传感器移动到该离散网格的中心位置，构成栅栏ba

步骤(3)栅栏调度：

(3-1)栅栏修补，替换掉能量小于阈值的传感器；

首先计算时隙长度τ

在每个时隙开始前，遍历构成每条栅栏ba

遍历s

(3-2)激活K条栅栏：

计算每条栅栏ba

本发明在构建与调度栅栏的同时，考虑了传感器移动的距离，可以将传感器移动的距离降低到最低。本发明结合了栅栏覆盖与能量收集技术，与传统的栅栏覆盖相比，延长了网络的寿命。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明监测区域的划分示意图；

图3为选择用于构建栅栏的离散网格组的示意图；

图4为构建的栅栏示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种能量收集移动传感网络中K-栅栏寿命的优化方法，N个结构相同、能够移动，并且具有太阳能收集能力的传感器s

步骤(1)区域划分；

(1-1)将区域离散化：

如图2所示，首先将监测区域Ω(图中实线框区域)离散化为边长为2R的正方形的离散网格，将每个离散网格的中心作为传感器的候选部署位置；离散网格中心位置的太阳辐射强度作为该离散网格内所有点的太阳辐射强度，即离散网格的太阳辐射强度为中心位置的太阳辐射强度；R为传感器的检测半径，R＝0.5。

(1-2)将监测区域Ω按照l×w划分太阳能区域，l＝8为太阳能区域的长，w＝3为太阳能区域的宽；

设定栅栏数量K＝2，首先将监测区域Ω的宽等分3份，形成3个面积相等的横向子区域(图中点画线框)，每个横向子区域A

步骤(2)构建栅栏；

(2-1)选择用于构建栅栏的离散网格组：

如图3，在一个横向子区域A

(2-2)将距离用于构建栅栏的离散网格组所包含的离散网格最近的传感器移动到该离散网格的中心位置，构成栅栏ba

步骤(3)栅栏调度：

(3-1)栅栏修补，替换掉能量小于阈值的传感器；

首先计算时隙长度τ

在每个时隙开始前，遍历构成每条栅栏ba

遍历s

(3-2)激活K条栅栏：

计算每条栅栏ba