一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统。该方法包括获取无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标；根据无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标确定每一无线传感器节点的邻居节点；分别获取每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点；对每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点进行去重处理；将所有无线传感器节点转化为图片；并将所有无线传感器节点的坐标以及所有去重后的交点的坐标映射到图片中像素点的坐标位置；根据映射后的图片确定覆盖空洞区域，并对覆盖空洞区域进行可视化渲染处理；根据可视化渲染处理后的覆盖空洞区域确定覆盖空洞信息。本发明专利技术能够降低算法时间复杂度，提高检测准确性，减少漏检率。减少漏检率。减少漏检率。

【技术实现步骤摘要】
一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及覆盖空洞检测领域，特别是涉及一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统。

技术介绍

[0002]无线传感器网络(Wireless SensorNetworks，WSNs)被广泛地应用于农业监测、水源监测、森林防火、海底监测、战场监测等各个方面。WSNs在必需的复杂环境下，通常采用随机部署方式会使得节点分布不均匀、网络中节点能量耗尽死亡、非人为损坏等，进而可能导致覆盖空洞的出现。覆盖空洞的出现不仅仅影响对监测区域感知数据的获取，而且可能造成大量数据集丢失以至于难以达到监测效果，甚至影响到整个WSNs的生命周期。WSNs覆盖空洞难以及时修补，致使空洞逐渐变大，最终会使得整个网络失去作用并对后期工作的进行产生一定的影响。因此覆盖空洞对WSNs的存活带来巨大的挑战，一种快速、精准的空洞检测方法就显得迫切需要了。
[0003]近年来，覆盖空洞是WSNs覆盖问题的研究热点，也是该问题的重要评价参数，同时空洞检测是无线传感器网络正常使用的前提和基础保障。针对覆盖空洞检测问题，积累了一定的研究成果，主要是从几何计算、网络拓扑和数学模型等方面思考问题。邹增辉等提出利用贪婪策略计算对区域网格化的方格的可信信息覆盖度，最后使用图像处理方法提取空洞边界。董雨晴提出利用节点之间的连通拓扑图，并计算节点的权重大小去除冗余节点简化拓扑图，通过相对方位角信息找出空洞边界。曹亮提出基于纬度线理论计算最小临界阈值建立数学模型，采用并行计算思想降低时间复杂度以实现空洞检测效果。H.Y.Lao等提出了一种基于孔边界节点(HPNs
‑
CHD)的分布式覆盖孔检测算法，利用感知磁盘模型识别WSN中的HBN节点，再利用概率消息机制检测覆盖漏洞。A.Soundarya等提出了Delaunay三角剖分的算法并与基于虚拟边缘的方法相融合，定位空洞边界，提高覆盖空洞的准确尺寸。王龙提出利用几何方法提出一种基于交点覆盖的空洞检测算法，通过计算交点和交点过滤来确定空洞边界，但在空洞规模上存在漏检率问题。王珍珍提出了基于计算几何理论的分布式覆盖空洞检测算法，利用网络中相邻的三个节点构成的三角形的特性来判断是否存在覆盖空洞。Y.Tian等将监测区域的合作覆盖问题转化为距离关系问题，利用分析节点之间的距离关系来判断监视区域的覆盖范围，通过局部节点的计算和监测区域的覆盖检测确定发现覆盖空洞。RachidBeghdad等提出了一种仅利用节点连通性信息检测无线传感器网络中边界和空洞的分布式解决方案，节点判断自身的节点位置属性。虽然研究学者们提出系列解决方案，但是上述方案均具有一定的局限性。因此，亟需一种方法可以在复杂环境、网络通信、算法复杂度等方面性能表现均衡的检测算法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法及系统，降低算法时间复杂度，提高检测准确性，减少漏检率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，包括：
[0007]获取无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标；所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的属性信息相同；所述属性信息包括感知半径、通信半径和网络通信协议；所述通信半径为2倍的感知半径；
[0008]根据所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标确定每一无线传感器节点的邻居节点；所述邻居节点与该无线传感器节点的欧式距离不大于通信半径；
[0009]分别获取每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点；所述交点为该无线传感器节点的感知圆与对应邻居节点的感知圆相交的点；所述感知圆是以无线传感器节点为圆心，以感知半径为半径的圆；
[0010]对每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点进行去重处理；
[0011]将所有无线传感器节点转化为图片；并将所有无线传感器节点的坐标以及所有去重后的交点的坐标映射到所述图片中像素点的坐标位置；
[0012]根据映射后的图片确定无线传感器网络的检测区域内的覆盖空洞区域，并对所述覆盖空洞区域进行可视化渲染处理；
[0013]根据可视化渲染处理后的覆盖空洞区域确定覆盖空洞信息；所述覆盖空洞信息包括覆盖空洞面积的以及覆盖空洞的位置。
[0014]可选的，所述根据所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标确定每一无线传感器节点的邻居节点，具体包括：
[0015]获取第N
i
个无线传感器节点的坐标；
[0016]利用公式确定所述第N
i
个无线传感器节点与第N
j
个无线传感器节点的欧式距离；
[0017]判断所述欧式距离是否大于所述通信半径；
[0018]若大于，则所述第N
j
个无线传感器节点不是所述第N
i
个无线传感器节点的邻居节点，并获取下一无线传感器节点的坐标，直至遍历所有无线传感器节点的坐标；
[0019]若不大于，则第N
j
个无线传感器节点是所述第N
i
个无线传感器节点的邻居节点，并获取下一无线传感器节点的坐标，直至遍历所有无线传感器节点的坐标；
[0020]其中，d(N
i
,N
j
)为所述第N
i
个无线传感器节点与第N
j
个无线传感器节点的欧式距离，(N
ix
，N
iy
)为所述第N
i
个无线传感器节点的坐标，(N
jx
，N
jy
)为第N
j
个无线传感器节点的坐标。
[0021]可选的，所述对每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点进行去重处理，具体包括：
[0022]获取第N
i
个无线传感器节点的交点坐标以及第N
i
个无线传感器节点的所有邻居节点的坐标；
[0023]根据所述第N
i
个无线传感器节点的当前的交点坐标以及所述第N
i
个无线传感器节点的当前的邻居节点的坐标确定所述当前的交点与所述当前的邻居节点之间的欧式距离；
[0024]判断所述当前的交点与所述当前的邻居节点之间的欧式距离是否大于所述通信半径；
[0025]若大于，则所述当前的交点的覆盖次数不变，并确定所述当前的交点与所述下一
个邻居节点之间的欧式距离，继续判断；
[0026]若不大于，则所述当前的交点的覆盖次数加1，并确定所述当前的交点与所述下一个邻居节点之间的欧式距离，继续判断；
[0027]将覆盖次数为2的所有交点进行过滤，并将过滤后交点进行存储；并对重复计算的无线传感器节点进行过滤。
[0028]可选的，所述根据映射后的图片确定无线传感器网络的检测区域内的覆盖空洞区域，并对所述覆盖空洞区域进行可视化渲染处理，具体包括：
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，其特征在于，包括：获取无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标；所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的属性信息相同；所述属性信息包括感知半径、通信半径和网络通信协议；所述通信半径为2倍的感知半径；根据所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标确定每一无线传感器节点的邻居节点；所述邻居节点与该无线传感器节点的欧式距离不大于通信半径；分别获取每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点；所述交点为该无线传感器节点的感知圆与对应邻居节点的感知圆相交的点；所述感知圆是以无线传感器节点为圆心，以感知半径为半径的圆；对每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点进行去重处理；将所有无线传感器节点转化为图片；并将所有无线传感器节点的坐标以及所有去重后的交点的坐标映射到所述图片中像素点的坐标位置；根据映射后的图片确定无线传感器网络的检测区域内的覆盖空洞区域，并对所述覆盖空洞区域进行可视化渲染处理；根据可视化渲染处理后的覆盖空洞区域确定覆盖空洞信息；所述覆盖空洞信息包括覆盖空洞面积的以及覆盖空洞的位置。2.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，其特征在于，所述根据所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标确定每一无线传感器节点的邻居节点，具体包括：获取第N
i
个无线传感器节点的坐标；利用公式确定所述第N
i
个无线传感器节点与第N
j
个无线传感器节点的欧式距离；判断所述欧式距离是否大于所述通信半径；若大于，则所述第N
j
个无线传感器节点不是所述第N
i
个无线传感器节点的邻居节点，并获取下一无线传感器节点的坐标，直至遍历所有无线传感器节点的坐标；若不大于，则第N
j
个无线传感器节点是所述第N
i
个无线传感器节点的邻居节点，并获取下一无线传感器节点的坐标，直至遍历所有无线传感器节点的坐标；其中，d(N
i
,N
j
)为所述第N
i
个无线传感器节点与第N
j
个无线传感器节点的欧式距离，(N
ix
，N
iy
)为所述第N
i
个无线传感器节点的坐标，(N
jx
，N
jy
)为第N
j
个无线传感器节点的坐标。3.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，其特征在于，所述对每一无线传感器节点与对应的邻居节点的交点进行去重处理，具体包括：获取第N
i
个无线传感器节点的交点坐标以及第N
i
个无线传感器节点的所有邻居节点的坐标；根据所述第N
i
个无线传感器节点的当前的交点坐标以及所述第N
i
个无线传感器节点的当前的邻居节点的坐标确定所述当前的交点与所述当前的邻居节点之间的欧式距离；判断所述当前的交点与所述当前的邻居节点之间的欧式距离是否大于所述通信半径；若大于，则所述当前的交点的覆盖次数不变，并确定所述当前的交点与所述下一个邻居节点之间的欧式距离，继续判断；
若不大于，则所述当前的交点的覆盖次数加1，并确定所述当前的交点与所述下一个邻居节点之间的欧式距离，继续判断；将覆盖次数为2的所有交点进行过滤，并将过滤后交点进行存储；并对重复计算的无线传感器节点进行过滤。4.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，其特征在于，所述根据映射后的图片确定无线传感器网络的检测区域内的覆盖空洞区域，并对所述覆盖空洞区域进行可视化渲染处理，具体包括：根据映射后的图片确定覆盖空洞边界交点；所述覆盖空洞边界交点为覆盖空洞区域的边界设定范围内的传感器的交点；根据所述覆盖空洞边界交点确定无线传感器网络的检测区域内的覆盖空洞区域。5.根据权利要求1所述的一种无线传感器网络覆盖空洞检测方法，其特征在于，所述根据可视化渲染处理后的覆盖空洞区域确定覆盖空洞信息，具体包括：根据可视化渲染处理后的覆盖空洞区域确定渲染的像素点的个数和坐标；根据所述渲染的像素点的个数确定所述覆盖空洞的面积；根据所述渲染的像素点的坐标确定所述覆盖空洞的位置。6.一种无线传感器网络覆盖空洞检测系统，其特征在于，包括：无线传感器节点的坐标获取模块，用于获取无线传感器网络中所有无线传感器节点的坐标；所述无线传感器网络中所有无线传感器节点的属性信息相同；所述属性信息包括感知半径、通...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙爱晶，王磊，魏帆，李益佳，王国庆，高强，
申请(专利权)人：西安碧海蓝天电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：