A sensing coverage method for sparse mobile sensor nodes weighing packet loss rate and data transmission delay is proposed. The monitoring area is divided into several square grids of the same size. The mobile sensor node starts from the initial position, chooses the neighbor grid center of the current grid as the location of the next moment, and establishes an optimization model for path selection of mobile sensor nodes weighing packet loss rate and transmission delay. A modified bacterial foraging method is used to solve the optimization model to obtain the optimal mobile path of the mobile sensor node. The mobile sensor node senses the data along the calculated optimal mobile path, so that it can cover the monitoring area. The invention can find an optimal mobile path covering the whole monitoring area by information of the location of the mobile sensor node, data storage capacity and data transmission time, thereby reducing data packet loss rate and data transmission delay.
【技术实现步骤摘要】
权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法
本专利技术涉及无线传感网领域，尤其涉及的是权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法。
技术介绍
无线传感网作为一种有效的解决方案被应用在环境感知、军事安全和工业控制等多个领域。在传统的静态无线传感网中，节点在指定的监测区域内随机或人工部署，且节点的能量、通信范围和感知范围都有限。由于监测区域面积大、节点数量多、部署范围广，且静态无线传感网存在位置固定、覆盖范围有限等问题，因此需要考虑传感节点的移动，即移动无线传感网(mobilewirelesssensornetworks，MWSNs)。在MWSNs中，利用移动传感节点进行数据收集。移动传感节点移动到每个监测位置感知数据，从而达到利用小量的移动传感节点移动感知整个监测区域。在移动传感网中，将传感节点安装到具有灵活机动能力的无人机上，在监测区域上空飞行，并感知监测区域，是一种低成本的覆盖解决方案，也是一种稀疏移动无线传感网。稀疏移动无线传感网需要实现移动传感节点移动覆盖整个监测区域，因此需要研究移动传感节点的移动路径选择问题。目前部分学者侧重于移动...
【技术保护点】
1.一种权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)初始化参数：令移动传感节点感知覆盖整个监测区域的一种移动路径表示一个细菌，初始化所有细菌的网格位置和邻居网格集合NGj，设定细菌数量为S，迁徙次数为Ned，复制次数为Nre，趋化次数为Nc，迁徙概率为Ped，最优适应度值Bestf，令Di表示未被迁徙的细菌i的移动路径，且初始为空集，J(i,g,h,l)表示细菌i在第g次趋化、第h次复制、第l次迁徙的移动路径适应度值，P(Sx,Sy,i,g,h,l)表示细菌i在第g次趋化、第h次复制、第l次迁徙的网格位置(Sx,Sy)，Sx...
【技术特征摘要】
1.一种权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：1)初始化参数：令移动传感节点感知覆盖整个监测区域的一种移动路径表示一个细菌，初始化所有细菌的网格位置和邻居网格集合NGj，设定细菌数量为S，迁徙次数为Ned，复制次数为Nre，趋化次数为Nc，迁徙概率为Ped，最优适应度值Bestf，令Di表示未被迁徙的细菌i的移动路径，且初始为空集，J(i,g,h,l)表示细菌i在第g次趋化、第h次复制、第l次迁徙的移动路径适应度值，P(Sx,Sy,i,g,h,l)表示细菌i在第g次趋化、第h次复制、第l次迁徙的网格位置(Sx,Sy)，Sx表示网格位置的横坐标，Sy表示网格位置的纵坐标；随机选择一个网格作为所有细菌的当前网格和当前移动路径，令g＝1，h＝1，l＝1，i＝1，n1＝1；2)根据移动传感节点的丢包率约束、传输时延约束，建立权衡丢包率和传输时延的优化模型；3)判断集合Di是否为空集，如果是空集，则跳到步骤4)，否则，选择集合Di中的第个停留位置网格，选择该网格为细菌i的下一时刻停留的网格，将其加入细菌i的当前移动路径中，获得新的移动路径，并跳到步骤7)；4)选择细菌i的当前网格和当前移动路径，计算当前移动路径的适应度值J(i,g,h,l)，删除当前网格的邻居网格集合NGj中被细菌i选择过的网格，获得新的邻居网格集合NG′j，判断集合NG′j是否为空集，如果是空集，则将距离当前网格最近的网格集合添加到集合NG′j中，否则邻居网格集合NG′j不变化；5)随机选择集合NG′j中一个网格作为翻转方向，将该网格从集合NG′j中删除，选择该网格为下一时刻停留的网格，并将其加入当前移动路径中，获得新的移动路径；6)计算新的移动路径的适应度值为J(i,g+1,h,l)，如果J(i,g+1,h,l)≤J(i,g,h,l)，选择新的移动路径为当前移动路径，选择下一时刻停留的网格为当前网格，跳到步骤7)，否则判断集合NG′j是否为空集，如果为空集，选择新的移动路径为当前移动路径，选择下一时刻停留的网格为当前网格，跳到步骤7)，否则跳到步骤5)，重新选取随机方向进行趋化；7)i＝i+1，如果i≤S，跳到步骤3)，否则g＝g+1，i＝1，如果g≤Nc，跳到步骤3)，否则跳到步骤8)；8)计算各个细菌的移动路径适应度值，并进行排序，删除其中适应度值较大的一半细菌，复制适应度值较小的一半细菌，h＝h+1，如果h≤Nre，i＝1，g＝1，跳到步骤3)，否则跳到步骤9)；9)记录第n1轮的适应度值最小的细菌的移动路径，计算第n1轮所有细菌的最小适应度值为fitness(n1)，如果fitness(n1)≥Bestf，删除该细菌的移动路径，并将最优移动路径复制给该细菌，第n1轮的最优移动路径为第n1-1轮的最优移动路径，否则Bestf＝fitness(n1)，第n1轮的最优移动路径为适应度值最小的细菌的移动路径；10)通过公式(13)计算所有细菌的自适应概率其中，表示细菌i的自适应概率，Ji表示细菌i的适应度值，Jmin表示第n1轮所有细菌的最小适应度值，Jmax表示第n1轮所有细菌的最大适应度值，Ped表示迁徙概率；11)令i＝1，且循环执行S次以下操作：产生一个0到1之间的随机值，如果该随机数小于则随机产生一个网格位置，选择细菌i的当前网格位置和当前移动路径为该网格位置，初始化细菌i的邻居网格集合NGj，令集合Di为空集，否则将细菌i的移动路径保存在集合Di中，将集合Di的第一个网格位置作为细菌i的当前网格和当前移动位置；i＝i+1；12)l＝l+1，若l≤Ned，n1＝n1+1，返回步骤3)，否则令移动传感节点的最优移动路径为适应度值最小的细菌，输出移动传感节点的最优移动路径，退出。2.如权利要求1所述的权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法，其特征在于：所述步骤1)中的初始化网格位置的方法如下：将监测区域划分为M行N列的正方形网格，其中，M表示正方形网格的最大行数，N表示正方形网格的最大列数，以矩形无线传感网的左下角为原点对每一个正方形网格进行编码，如G(lx,ly)表示从左向右的第lx列中从上向下第ly个正方形网格，每一个正方形网格的中心位置为该正方形网格的位置。3.如权利要求1或2所述的权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖方法，其特征在于：所述步骤1)中的初始化邻居网格集合的方法如下：令NGj表示移动传感节点的第j个停留位置的邻居网格中心集合，表示网格G(lx,ly)的中心位置，lx表示当前网格的行数，ly表示当前网格的列数，则NGj表示为当时，当时，当时，当时，当且1＜ly＜N时，当且1＜ly＜N时，当且1＜lx＜M时，当且1＜lx＜M时，当其他情况中，且1＜lx＜M，1＜ly＜N时，4.如权利要求1或2所述的权衡丢包率和数据传输时延的稀疏移动传感节点感知覆盖...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈友荣，陆思一，刘半藤，赵克华，王章权，任条娟，
申请(专利权)人：浙江树人学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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