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一种三维WSN节点调度方法及存储介质技术

技术编号:26073429 阅读:8 留言:0更新日期:2020-10-28 16:47
一种三维WSN节点调度方法及存储介质,三维WSN节点调度方法包括以下步骤:将三维WSN中的所有传感器节点划分为N个传感器区域;逐个计算每一传感器区域的当前覆盖率并与预设的目标覆盖率进行比较,将当前覆盖率大于等于目标覆盖率的传感器区域的CM值设置为1,反之CM值设置为0;对CM值为0的传感器区域,依次唤醒该传感器区域的邻居节点中权值由低到高的处于休眠状态的邻居节点,直至该传感器区域的CM值为1;对CM值为1的所有传感器区域,依次从权值由高到低的传感器节点进行冗余判断,将冗余节点休眠。本发明专利技术实施例通过划分传感器区域,简化了控制过程;通过对部分传感器节点进行激活和休眠,实现了满足需求的同时延长使用寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种三维WSN节点调度方法及存储介质
本专利技术属于无线传感网络领域,具体涉及一种三维WSN节点调度方法及存储介质。
技术介绍
无线传感器网络(WSN)由大量传感器节点组成,可以广泛的被应用到人们想要用到的地方,但是这种采用电池供电的传感器节点一般被随机的散布在复杂的地理环境中,而这些大量部署的传感器节点一般由电池供电,预计一般工作几个月就会没电,所以要想给这些传感节点更换电池或者充电就变得几乎是不可能完成的任务。节点能量与有效使用时间有着密切的联系,由于传感器节点的休眠能耗与工作能耗相比几乎可以忽略不计,在不需要密集监测的区域,若所有节点都处于工作状态,会造成节点能量巨大浪费,加快节点的失效,失效节点会导致网络失效,使得网络寿命缩短。失效节点处还可能会出现覆盖漏洞,降低覆盖质量,而在需要密集监测的区域,若处于工作状态的节点数量不能满足监测需求,同样会导致覆盖质量的降低。无线传感网络的覆盖质量与生命时长是一个矛盾体,譬如为了达到对网络更好的覆盖质量甚至是完全覆盖就会导致大量的传感节点同时处于活跃状态,这样大部分的节点因长时间的监测就会过早死亡,使得网络的寿命降低。同样如果仅仅为了延长传感网络的监测时长就会想办法让尽可能多的节点进入休眠状态,但是这样就会导致网络的覆盖质量大大降低。因此,如何延长网络寿命同时保证网络质量的目的,成为目前亟待解决的问题。术语:邻居节点:当一个传感器节点存在邻居节点时,则传感器节点自身与邻居节点之间的感应区域的重叠将导致重叠区域的覆盖率受到邻居节点的影响。专利
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本专利技术提出一种三维WSN节点调度方法,所述三维WSN节点调度方法的步骤简单,解决了难以在延长网络寿命同时又保证网络质量问题。本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质。根据本专利技术第一方面实施例的三维WSN节点调度方法,包括以下步骤:将三维WSN中的所有传感器节点划分为N个传感器区域;逐个计算每一所述传感器区域的当前覆盖率并与预设的目标覆盖率进行比较,将当前覆盖率大于等于预设的目标覆盖率的传感器区域的CM值设置为1,反之CM值设置为0;对所述CM值为0的所述传感器区域,依次唤醒该传感器区域的邻居节点中权值由低到高的处于休眠状态的邻居节点,直至该传感器区域的所述CM值为1;对所述CM值为1的所有传感器区域,依次从权值由高到低的所述传感器节点进行冗余判断,将所述三维WSN中的冗余节点休眠。根据本专利技术实施例的三维WSN节点调度方法,至少具有如下技术效果:通过将三维WSN中的所有传感器节点划分为N个传感器区域,将原本整个三维WSN中所有的传感器节点同时参与的控制过程,分解成为了N个分开进行的步骤,简化了控制过程;进而通过赋予CM值的方式对每个传感器区域的当前覆盖率进行阈值化处理,又降低了后续判断过程的计算难度;最后,依据传感器节点的权值大小对三维WSN中的传感器节点进行激活和休眠,使三维WSN既能满足所需要的目标覆盖率又能够尽可能的是更多的传感器节点处于休眠状态,从而达到降低功耗延长使用寿命的目的。根据本专利技术的一些实施例,每个所述传感器区域中包括一个所述传感器节点,N个所述传感器节点依据Voronoi划分所述N个传感器区域,每个所述传感器区域皆包括多个顶点。根据本专利技术的一些实施例,每个所述传感器区域的覆盖率约束公式为:Coverage(Ni)=Mcover_i/Mi其中Mi为所述传感器区域的顶点个数,Mcover_i为被覆盖的顶点个数。根据本专利技术的一些实施例,当满足下列至少一个条件时所述顶点被判断为覆盖:当所述顶点到该传感器区域的传感器节点的距离小于该传感器节点的感知半径;当顶点到邻居节点的距离小于邻居节点的感知半径,并且邻居节点到该传感器区域的传感器节点的距离小于该传感器节点的感知半径。根据本专利技术的一些实施例,所述冗余判断的依据为:对CM值设置为1的所述传感器区域,如果将该传感器区域内的传感器节点关闭,该传感器区域的CM值仍然为1,则该传感器节点可以休眠,该传感器节点为冗余节点。根据本专利技术的一些实施例,根据所述传感器区域中的传感器节点的能量的高低与邻居节点数的多少确定所述传感器节点的权值,能量越少且邻居节点数越多的权值越高。根据本专利技术的一些实施例,所述权值的计算关系式为:其中,H(Ni)表示传感器节点Ni的权值,M(Ni)为传感器节点Ni的邻居节点各数,M为传感器区域中的传感器节点的总数,Es是传感器节点当前的剩余能量,E0是传感器节点具有的初始能量,Eavg代表传感器区域内的所有传感器节点平均能量,x,y,z互相成比例关系。根据本专利技术的一些实施例,上述三维WSN节点调度方法还包括:将离三维WSN的中心节点近的一半节点划分为内层节点,将离三维WSN的中心节点远的一半节点划分为外层节点,内层节点的目标覆盖率小于外层节点的目标覆盖率。根据本专利技术的一些实施例,上述三维WSN节点调度方法还包括:选取汇聚权值最大的传感器节点为汇聚节点;在所述汇聚节点在能量低于预设的最低汇聚能量界限时,会选取新的传感器节点作为新的汇聚节点。根据本专利技术第二方面实施例的计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令,所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述任一项的一种三维WSN节点调度方法。根据本专利技术实施例的计算机可读存储介质,至少具有如下技术效果:通过存储介质可以便于计算机可执行指令的存储和转移,便于在后续更便捷的使用上述的三维WSN节点调度方法。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。图1是本专利技术第一方面实施例的传感器节点调度流程简图;图2是本专利技术第一方面实施例的传感器区域的顶点覆盖示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本专利技术,而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中,如果有描述到第一、第二、第三、第四等等只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。本专利技术的描述中,除非另有明确的限定,设置、连接等词语应做广义理解,所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。下面参考图1至图2描述根据本专利技术第一方面实施例的三维WSN节点调度方法。根据本专利技术实施例的三维WSN节点调度方法,包括以下步骤:将三维WSN中的所有传感器节点划分为N个传感器区域;逐个计算每一传感器区域的当前覆盖率并与预设的目标覆盖率进行比较,将当前覆盖率大于等于预设的目标覆盖本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种三维WSN节点调度方法,其特征在于,包括以下步骤:/n将三维WSN中的所有传感器节点划分为N个传感器区域;/n逐个计算每一所述传感器区域的当前覆盖率并与预设的目标覆盖率进行比较,将当前覆盖率大于等于预设的目标覆盖率的传感器区域的CM值设置为1,反之CM值设置为0;/n对所述CM值为0的所述传感器区域,依次唤醒该传感器区域的邻居节点中权值由低到高的处于休眠状态的邻居节点,直至该传感器区域的所述CM值为1;/n对所述CM值为1的所有传感器区域,依次从权值由高到低的所述传感器节点进行冗余判断,将所述三维WSN中的冗余节点休眠。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维WSN节点调度方法,其特征在于,包括以下步骤:
将三维WSN中的所有传感器节点划分为N个传感器区域;
逐个计算每一所述传感器区域的当前覆盖率并与预设的目标覆盖率进行比较,将当前覆盖率大于等于预设的目标覆盖率的传感器区域的CM值设置为1,反之CM值设置为0;
对所述CM值为0的所述传感器区域,依次唤醒该传感器区域的邻居节点中权值由低到高的处于休眠状态的邻居节点,直至该传感器区域的所述CM值为1;
对所述CM值为1的所有传感器区域,依次从权值由高到低的所述传感器节点进行冗余判断,将所述三维WSN中的冗余节点休眠。


2.根据权利要求1所述的三维WSN节点调度方法,其特征在于,每个所述传感器区域中包括一个所述传感器节点,N个所述传感器节点依据Voronoi划分所述N个传感器区域,每个所述传感器区域皆包括多个顶点。


3.根据权利要求2所述的三维WSN节点调度方法,其特征在于,每个所述传感器区域的覆盖率约束公式为:
Coverage(Ni)=Mcover_i/Mi
其中Mi为所述传感器区域的顶点个数,Mcover_i为被覆盖的顶点个数。


4.根据权利要求3所述的三维WSN节点调度方法,其特征在于,当满足下列至少一个条件时所述顶点被判断为覆盖:
当所述顶点到该传感器区域的传感器节点的距离小于该传感器节点的感知半径;
当顶点到邻居节点的距离小于邻居节点的感知半径,并且邻居节点到该传感器区域的传感器节点的距离小于该传感器节点的感知半径。


5.根据权利要求1或4所述的三维WSN节点调度方法,其特征在于,所述冗余判断...

【专利技术属性】
技术研发人员:张金焕易臻霞谢芳龙军
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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