1.一种三维表面传感器网络部署方法,其特征在于包括如下步骤:
1)利用GIS技术采集待监测区域的三维地理信息数据点集PA;其中,PAi(xi,yi,zi)表示第i个点,xi表示第i个点的经度,yi表示第i个点的纬度,zi表示第i个点的高度;
2)利用Choi算法对点集PA进行三角剖分,得到剖分三角形序列N1;
3)对剖分三角形序列N1按照外接曲面拟圆准则和空间形状优化准则进行优化,得到优化后的剖分三角形序列N2;
4)取剖分三角形序列N2中三角形的每个顶点作为传感器节点候选部署位置,记点集为PB;
5)根据覆盖区域最大和覆盖面无交集两个原则,对点集PB进行优化,得到参考点集为PC;
6)利用Choi算法对参考点集PC进行三角剖分,得到剖分三角形序列N3;
7)利用剖分三角形序列N3计算新的参考点,加入到参考点集PC中;
8)取参考点集PC中的点为传感器网络部署的实际节点部署位置,实现三维表面传感器网络部署。
2.根据权利要求1所述的三维表面传感器网络部署方法,其特征在于所述步骤1)中,采集待监测区域的三维地理信息数据点集的具体方法如下:
1.1)通过野外实测、航天航空遥感、航测、全球卫星定位系统(GPS)获取待监测区域的地理信息;
1.2)将地理信息按点、线、面抽象成具有不同行为特征的层面,得到属性数据和空间数据,属性数据包括地理实体质量和数量,空间数据为实体的位置信息即实体的三维坐标;
1.3)利用数字化仪、解析测图仪对属性数据进行验证、修改、编辑,得到待监测区域的空间坐标信息离散点集PA。
3.根据权利要求1所述的三维表面传感器网络部署方法,其特征在于所述步骤5)中,对点集PB进行优化,得到参考点集PC;的方法如下:
5.1)初始化参考点集PC,PC={PB1},其中PB1为点集PB中的第一个元素;
5.2)计算参考点与PB中其他所有点的距离d;
5.3)选择距离满足条件2r<d<4r且不在参考点集PC中的点为新的参考点,加入到参考点集PC中,其中r为传感器节点的感知半径;
5.4)对参考点集PC中新加入的点,重复步骤5.2)到步骤5.4),直至没有新的参考点加入;
5.5)参考点集PC为优化后的传感器节点部署位置。
4.根据权利要求1所述的三维表面传感器网络部署方法,其特征在于所述步骤7)中,利用剖分三角形序列N3计算新的参考点,加入到参考点集PC中,具体方法如下:
7.1)取剖分三角形序列N3中的第一个三角形;
7.2)计算三角形的外心以及三角形的外心与三角形顶点的距离L;
7.3)判断L是否大于2r,如果大于2r转步骤7.4),否则转步骤7.5);
7.4)在三角形外心与顶点之间插入传感器节点;
7.5)将外心和需要插入的节点沿高度坐标垂直投影到剖分三角形序列N2中的三角形上;
7.6)根据外心和每一个需要插入节点的经度、纬度坐标,以及三角形平面方程,计算每一个投影点的空间坐标;
7.7)将投影点作为新的参考点加入到参考点集PC中;
7.8)取N3中下一个三角形,重复步骤7.2)到步骤7.8),直至遍历完剖分三角形序列N3。
5.根据权利要求1所述的三维表面传感器网络部署方法,其特征在于所述步骤7.4)中,若三角形外心坐标为O(x0,y0,z0),顶点坐标为E(x1,y1,z1),则待插入节点坐标Rn(xn,yn,zn)计算公式如下:其
中