基于邻接矩阵的水下传感器网络的栅栏覆盖方法技术

本发明专利技术提供了一种基于邻接矩阵的水下传感器网络的栅栏覆盖方法，首先对随机部署的全向传感器进行排序，再从与矩形检测区域左边界距离满足条件的传感器开始，根据栅栏覆盖条件逐一寻找到合适的节点构建栅栏。本发明专利技术利用邻接矩阵来搜索满足条件的节点构建栅栏，能够节约传感器资源，用尽可能少的传感器节点构建1‑弱栅栏和1‑强栅栏，以及k‑弱栅栏和k‑强栅栏，并保证构建过程更简单，运算复杂度更低。

A fence covering method for underwater sensor networks based on adjacency matrix

The present invention provides a method of covering the adjacency matrix of the underwater sensor networks based on the first order fence, omnidirectional sensor on the random deployment, from the sensor and the rectangle detection area of left boundary distance to meet the conditions of the beginning, according to the coverage condition one by one to find the right node construction fence. The invention uses the adjacency matrix to search nodes to meet the conditions of the construction of the fence, the sensor can save resources, exhaustion of sensor nodes may be less construction of 1 and 1 strong weak fence fence, and K and K strong weak fence fence, and ensure the construction process is simpler, lower computational complexity.

【技术实现步骤摘要】
基于邻接矩阵的水下传感器网络的栅栏覆盖方法
本专利技术属于水下无线传感器网络领域，涉及一种水下传感器网络的栅栏覆盖方法。
技术介绍
近年来，随着无线传感器技术和通信技术的发展，传感器网络的栅栏覆盖算法受到了相关学者和技术人员的广泛研究和讨论。传感器网络的栅栏覆盖方法主要研究如何利用随机部署在监测区域中的传感器构建栅栏，使目标在穿越监控区域过程中能够被监测到。根据背景和前提的不同，研究主要包括不规则监测区域的栅栏覆盖问题、移动节点的栅栏覆盖问题等。他们在不同背景下提出的算法均基于Dijkstra最短路径算法。Dijkstra最短路径是图论研究中的一个经典算法，旨在寻找图中两节点之间的最短路径。但是采用最短路径实现传感器网络的栅栏覆盖不仅复杂度较高，而且无法保证构建的栅栏所用的节点数最少。水声传感器网络中单个节点的感知区域有限，而通常需要防护的海洋区域远大于单个节点的感知区域，并且传感器资源比较稀缺，因此如何用较少的传感器节点构建栅栏对目标区域进行监控是亟需解决的关键。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于邻接矩阵的水下传感器网络的栅栏覆盖方法，利用邻接矩阵来搜索满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于邻接矩阵的水下传感器网络的栅栏覆盖方法，其特征在于包括下述步骤：第一步，对传感器网络中随机部署的所有传感器按照位置横坐标由左向右升序排列，横坐标相同的传感器按照位置纵坐标升序排列，并对每个传感器采用s1～sN进行标识，形成传感器网络图；第二步，构建传感器网络的覆盖图，具体步骤如下：(1)如果目标以垂直路径自上而下穿越监测区域，则构建弱栅栏覆盖，将每个传感器作为覆盖图的顶点；若其中两顶点si和sj的横纵标距离|xj‑xi|≤2Rs，j＞i，Rs表示传感器的感知半径，则将这两顶点之间用直线连接作为覆盖图的边，否则顶点si与sj及其右边的所有顶点之间不存在边；(2)如果目标以任意路径自上而下...

【技术特征摘要】
1.一种基于邻接矩阵的水下传感器网络的栅栏覆盖方法，其特征在于包括下述步骤：第一步，对传感器网络中随机部署的所有传感器按照位置横坐标由左向右升序排列，横坐标相同的传感器按照位置纵坐标升序排列，并对每个传感器采用s1～sN进行标识，形成传感器网络图；第二步，构建传感器网络的覆盖图，具体步骤如下：(1)如果目标以垂直路径自上而下穿越监测区域，则构建弱栅栏覆盖，将每个传感器作为覆盖图的顶点；若其中两顶点si和sj的横纵标距离|xj-xi|≤2Rs，j＞i，Rs表示传感器的感知半径，则将这两顶点之间用直线连接作为覆盖图的边，否则顶点si与sj及其右边的所有顶点之间不存在边；(2)如果目标以任意路径自上而下穿越监测区域，则构建强栅栏覆盖，将每个传感器作为覆盖图的顶点；若其中两顶点si和sj的欧氏距离d(si,sj)≤2Rs，则将这两顶点之间用直线连接作为覆盖图的边，否则顶点si与sj及其右边的所有顶点之间不存在边；第三步，根据覆盖图建立UT-邻接矩阵，具体步骤如下：(1)弱栅栏对应的邻接矩阵Aw＝(aij)N×N，其中元素aij表示覆盖图中顶点si和sj之间的位置关系，若si和sj之间存在边则aij＝1，否则aij＝0；(2)强栅栏对应的邻接矩阵为As＝(aij)N×N，其中元素aij表示覆盖图中顶点si和sj之间的位置关系，若si和sj之间存在边则aij＝1，否则aij＝0；第四步，搜索与区域左边界距离小于Rs的传感器si作为所构建栅栏的第一个节点；若存在多个与左边界距离小于Rs的传感器，取其中横坐标最大的传感器作为第一个节点；若不存在与左边界距离小于Rs的传感器，则该传感器网络无法构建栅栏；第五步，转至邻接矩阵的第i行，选取该行最右边为1的元素ai,j，节点sj为构建栅栏所需的下一个节点；重复第五步操作，直到搜索的节点与区域右边界距离小于Rs，该节点为所构建栅栏的最后一个节点。2.根据权利要求1所述的基于邻接矩阵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：申晓红，常娟，姚海洋，贾天一，柳溪，刘镭，李芾龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61