基于表面均匀配置的水下无线传感器网络覆盖控制方法

摘要

本发明公开了一种三维水下无线传感器网络覆盖控制方法。目前的控制方法存在各种不足。本发明是在监测水域的水平面上均匀配置传感器节点阵列，确定阵列中每个节点的三维坐标；对每个节点，根据调整距离的取值，确定其调整空间的范围；根据每个传感器节点调整空间内的相邻传感器节点的个数以及深度确定该节点的调整深度；根据各节点的深度计算由覆盖度与平均距离加权组成的综合指标的值，以综合指标最大值时对应的每个传感器节点的调整深度作为最终的传感器节点的深度。本发明方法适用于基于无线传感器网络的湿地水环境实时监测系统，可实现对三维监测水域最大程度的覆盖。

主权项

基于表面均匀配置的水下无线传感器网络覆盖控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)对待监测水域用长方体建模，确定待监测水域的三维坐标系；在监测水域的水平面上均匀配置传感器节点阵列，阵列中各传感器节点等间距分布，确定阵列中每个传感器节点的x，y，z轴三维坐标，在监测水域中选择一合适的点作为该坐标系的原点，水平面的两个维度分别用x轴和y轴表示，与水平面垂直向下的方向用z轴表示；设定每个传感器节点的z轴坐标初值为0；(2)在水平面上确定以每个传感器节点为中心，以调整距离的2倍为边长的正方形；以该正方形为顶面、待监测水域的深度为高度确定的长方体为每个传感器节点的调整空间；(3)根据每个传感器节点调整空间内的相邻传感器节点个数以及相邻传感器节点的深度确定该传感器节点的调整深度；(4)根据每个传感器节点的深度计算综合指标的值，以综合指标最大值时对应的每个传感器节点的调整深度作为最终的传感器节点的深度；步骤(3)中确定每个传感器节点的调整深度的方法如下：将待监测水域的深度等间距划分为n层，1)若传感器节点调整空间内相邻传感器节点的个数为0，则将该传感器节点的深度安排在整个长方体待监测水域的第1层；2)若传感器节点调整空间内相邻传感器节点的个数为1，且该相邻传感器节点的深度在整个长方体待监测水域的上半部分，则将该传感器节点安排在最深层；3)若传感器节点调整空间内相邻传感器节点的个数为1，且该相邻传感器节点的深度在整个长方体待监测水域的下半部分，则将该传感器节点安排第1层；4)若传感器节点调整空间内相邻传感器节点的个数大于1，则将该传感器节点安排在相邻传感器节点中深度最大和最小的中间层；步骤(4)中的综合指标由覆盖度与平均距离加权组成；其中，覆盖度为至少被一个传感器节点所覆盖的立方体数目与待监测水域中传感器节点总数的比值，平均距离为待监测水域中所有传感器节点对之间的距离之和与传感器节点对总数的比值；所述的传感器节点对为待监测水域中任意两个传感器节点的组合。