一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法及系统，涉及无线传感器网络领域；其方法通过建立极坐标系，在极坐标系中依次确定按照预设条件构建的第二、第三和第四节点集合中是否存在满足第一、第二预设条件的节点，使得这类节点间或与正轴点构成围绕判定节点的三角形，达到识别判定节点是否为边界节点的过程；本发明专利技术无需使用节点的位置坐标、无需对判定节点收集邻居信息进行三角形枚举并随后逐个对生成的三角形进行三角形内点测试，判定过程迅速，且判定效率高。且判定效率高。且判定效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线传感器网络
，具体涉及一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法及系统。

技术介绍

[0002]无线传感器网络的分布式运行系统中其各项任务执行指标的采集和分析均是在其覆盖范围内实现的，当网络的覆盖范围与各项任务执行指标的要求范围不一致时，在该覆盖范围内采集和分析的结果与真实范围存在显著误差；因此，网络的覆盖率指标至关重要。现有技术中，计算无线传感器网络的覆盖率首先需要寻找网络中的覆盖漏洞，边界节点可以指示覆盖漏洞的存在，其误判会对覆盖率的计算结果造成显著的影响。
[0003]当前，边界节点的判定方法需要无线网络的全局信息或者需要通过局部无线节点之间的大量通信，例如，需要使用节点的具体位置坐标，或通过配置GPS设备等获取位置信息，因而会导致单个节点上的通信能量损耗过大或者计算任务过重。一些方案中提出采用三角形内点测试的方法实现边界节点的判定，具体为先通过有限的消息交换收集判定节点局部邻居信息，然后基于三角形内点测试方法、依据收集信息进行三角形枚举并随后基于逐个生成三角形进行三角形内点测试，进而实现判定节点是否为边界节点的判定。该方法相较于完全依赖节点精确坐标的边界节点判定方法，有充分降低通信量，但是其三角形构建和枚举的过程占用较长的时间，判定效率不高。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法及系统，利用三角形内点测试的概念，通过寻找一个由判定节点的一跳邻居构成的实际围绕判定节点的三角形来决定判定节点是否为一个边界节点；本专利技术适用于无节点坐标环境下的二维无线网络或者在曲面上覆盖的无线网络。
[0005]为达成上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法，包括：
[0006]构建第一节点集合，所述第一节点集合由判定节点的第一一跳邻居节点构成，并且该集合内所述第一一跳邻居节点的数量不少于3；其中，第一一跳邻居节点为判定节点的一跳邻居节点，并且该一跳邻居节点与判定节点共享至少两个一跳邻居节点；
[0007]构建以判定节点为原点的极坐标系，所述极坐标系以所述第一节点集合中任一第一一跳邻居节点为正轴点，该正轴点为所述极坐标系上正轴方向的指向节点；
[0008]获取所述第一节点集合中的所有节点在所述极坐标系中自正轴方向开始逆时针方向旋转至对应节点的角度值，并根据角度值的大小顺序排序；
[0009]构建第二节点集合，所述第二节点集合由所述极坐标系中和正轴点相通、且与所述正轴点夹角小于180度的第一一跳邻居节点构成；其中，所述和正轴点相通包括所述第二节点集合中与所述正轴点为一跳邻居的节点、经由所述第二节点集合中若干节点的中继后
通信于所述正轴点的节点；
[0010]构建第三节点集合，所述第三节点集合由所述极坐标系中和正轴点相通、且与所述正轴点夹角大于180度的第一一跳邻居节点构成；其中，所述和正轴点相通包括所述第三节点集合中与所述正轴点为一跳邻居的节点、经由所述第三节点集合中若干节点的中继后通信于所述正轴点的节点；
[0011]当所述第二节点集合中存在一第一节点、所述第三节点集合中存在一第二节点，所述第一节点和第二节点满足第一预设条件，则当前极坐标系中由第一节点、第二节点和正轴点构成的三角形围绕所述判定节点，所述判定节点为内部节点；其中，所述第一预设条件为所述第一节点和第二节点互为一跳邻居、且所述第一节点和第二节点在当前所述极坐标系中逆时针方向的夹角小于180度。
[0012]进一步的，当所述第二节点集合、第三节点集合中不存在互为一跳邻居的第一节点和第二节点，或不满足所述第一节点和第二节点在当前所述极坐标系中逆时针方向的夹角小于180度，则：
[0013]定义第二节点集合在当前极坐标系中与所述正轴方向构成的角度值最大的角为第一夹角、构成该夹角的节点为第三节点，第三节点集合在当前极坐标系中与所述正轴方向构成的角度值最小的角为第二夹角、构成该夹角的节点为第四节点；
[0014]构建第四节点集合，所述第四节点集合由所述第一节点集合中不属于第二节点集合和第三节点集合，且其在当前极坐标系中与所述正轴方向构成的角度值大于第一夹角、小于第二夹角的第一一跳邻居节点构成；
[0015]当所述第四节点集合中存在一满足第二预设条件的第五节点，则当前极坐标系中由第三节点、第四节点和第五节点构成的三角形或由第三节点、第四节点和正轴点构成的三角形围绕所述判定节点，所述判定节点为内部节点；其中，所述第二预设条件为：(1)第五节点能经由所述第四节点集合中若干节点的中继后分别通信于所述第三节点和第四节点；(2)第五节点在当前极坐标系中与第三节点构成的相较于原点的夹角小于180度、且与第四节点构成的相较于原点的夹角小于180度。
[0016]进一步的，当所述第四节点集合中不存在一第五节点满足能经由所述第四节点集合中若干节点的中继后分别通信于所述第三节点和第四节点或不存在一第五节点满足在当前极坐标系中与第三节点构成的相较于原点的夹角小于180度、且与第四节点构成的相较于原点的夹角小于180度，则：
[0017]在所述第一节点集合中依次选择在先未作为正轴点的任一第一一跳邻居节点作为正轴点，重新确定所述极坐标系的正轴方向；
[0018]依次判断重新确定正轴方向的所述极坐标系中是否存在符合第一预设条件的第一节点和第二节点、或是否存在符合第二预设条件的第五节点；
[0019]若存在，则作为当前极坐标系原点的判定节点为内部节点；
[0020]若均不存在，则作为当前极坐标系原点的判定节点为边界节点。
[0021]进一步的，还包括：
[0022]获取判定节点的一跳邻居信息，建立判定节点的一跳邻居节点集合；
[0023]筛选并保留所述一跳邻居节点集合中与所述判定节点共享至少两个一跳邻居的一跳邻居节点；
[0024]当所述一跳邻居节点集合中保留的所述一跳邻居节点的数量少于3，则所述判定节点为边界节点。
[0025]本专利技术另一技术方案在于公开一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定系统，该系统包括：
[0026]第一构建模块，用于构建第一节点集合，所述第一节点集合由判定节点的第一一跳邻居节点构成，并且该集合内所述第一一跳邻居节点的数量不少于3；其中，第一一跳邻居节点为判定节点的一跳邻居节点，并且该一跳邻居节点与判定节点共享至少两个一跳邻居节点；
[0027]第二构建模块，用于构建以判定节点为原点的极坐标系，所述极坐标系以所述第一节点集合中任一第一一跳邻居节点为正轴点，该正轴点为所述极坐标系上正轴方向的指向节点；
[0028]第一获取模块，用于获取所述第一节点集合中的所有节点在所述极坐标系中自正轴方向开始逆时针方向旋转至对应节点的角度值，并根据角度值的大小顺序排序；
[0029]第三构建模块，用于构建第二节点集合，所述第二节点集合由所述极坐标系中和正轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法，其特征在于，包括：构建第一节点集合，所述第一节点集合由判定节点的第一一跳邻居节点构成，并且该集合内所述第一一跳邻居节点的数量不少于3；其中，第一一跳邻居节点为判定节点的一跳邻居节点，并且该一跳邻居节点与判定节点共享至少两个一跳邻居节点；构建以判定节点为原点的极坐标系，所述极坐标系以所述第一节点集合中任一第一一跳邻居节点为正轴点，该正轴点为所述极坐标系上正轴方向的指向节点；获取所述第一节点集合中的所有节点在所述极坐标系中自正轴方向开始逆时针方向旋转至对应节点的角度值，并根据角度值的大小顺序排序；构建第二节点集合，所述第二节点集合由所述极坐标系中和正轴点相通、且与所述正轴点夹角小于180度的第一一跳邻居节点构成；其中，所述和正轴点相通包括所述第二节点集合中与所述正轴点为一跳邻居的节点、经由所述第二节点集合中若干节点的中继后通信于所述正轴点的节点；构建第三节点集合，所述第三节点集合由所述极坐标系中和正轴点相通、且与所述正轴点夹角大于180度的第一一跳邻居节点构成；其中，所述和正轴点相通包括所述第三节点集合中与所述正轴点为一跳邻居的节点、经由所述第三节点集合中若干节点的中继后通信于所述正轴点的节点；当所述第二节点集合中存在一第一节点、所述第三节点集合中存在一第二节点，所述第一节点和第二节点满足第一预设条件，则当前极坐标系中由第一节点、第二节点和正轴点构成的三角形围绕所述判定节点，所述判定节点为内部节点；其中，所述第一预设条件为所述第一节点和第二节点互为一跳邻居、且所述第一节点和第二节点在当前所述极坐标系中逆时针方向的夹角小于180度。2.根据权利要求1所述的基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法，其特征在于，当所述第二节点集合、第三节点集合中不存在互为一跳邻居的第一节点和第二节点，或不满足所述第一节点和第二节点在当前所述极坐标系中逆时针方向的夹角小于180度，则：定义第二节点集合在当前极坐标系中与所述正轴方向构成的角度值最大的角为第一夹角、构成该夹角的节点为第三节点，第三节点集合在当前极坐标系中与所述正轴方向构成的角度值最小的角为第二夹角、构成该夹角的节点为第四节点；构建第四节点集合，所述第四节点集合由所述第一节点集合中不属于第二节点集合和第三节点集合，且其在当前极坐标系中与所述正轴方向构成的角度值大于第一夹角、小于第二夹角的第一一跳邻居节点构成；当所述第四节点集合中存在一满足第二预设条件的第五节点，则当前极坐标系中由第三节点、第四节点和第五节点构成的三角形或由第三节点、第四节点和正轴点构成的三角形围绕所述判定节点，所述判定节点为内部节点；其中，所述第二预设条件为：(1)第五节点能经由所述第四节点集合中若干节点的中继后分别通信于所述第三节点和第四节点；(2)第五节点在当前极坐标系中与第三节点构成的相较于原点的夹角小于180度、且与第四节点构成的相较于原点的夹角小于180度。3.根据权利要求2所述的基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法，其特征在于，当所述第四节点集合中不存在一第五节点满足能经由所述第四节点集合中若干节点的中继后分别通信于所述第三节点和第四节点或不存在一第五节点满足在当前极坐标系中与第三
节点构成的相较于原点的夹角小于180度、且与第四节点构成的相较于原点的夹角小于180度，则：在所述第一节点集合中依次选择在先未作为正轴点的任一第一一跳邻居节点作为正轴点，重新确定所述极坐标系的正轴方向；依次判断重新确定正轴方向的所述极坐标系中是否存在符合第一预设条件的第一节点和第二节点、或是否存在符合第二预设条件的第五节点；若存在，则作为当前极坐标系原点的判定节点为内部节点；若均不存在，则作为当前极坐标系原点的判定节点为边界节点。4.根据权利要求1所述的基于围绕三角形寻找边界节点的判定方法，其特征在于，还包括：获取判定节点的一跳邻居信息，建立判定节点的一跳邻居节点集合；筛选并保留所述一跳邻居节点集合中与所述判定节点共享至少两个一跳邻居的一跳邻居节点；当所述一跳邻居节点集合中保留的所述一跳邻居节点的数量少于3，则所述判定节点为边界节点。5.一种基于围绕三角形寻找边界节点的判定系统，其特征在于，包括：第一构建模块，用于构建第一节点集合，所述第一节点集合由判定节点的第一一跳邻居节点构...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫琳娜，吴宣够，郑啸，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：