1.一种工业移动传感器的三维均衡再部署方法,其特征在于,包括以下步骤,S1:随机部署,采用传感器对三维区域进行监测,随机部署传感器;
S2:三维粗粒度部署,根据S1形成的传感器的初始分布,选定密集的传感器作为训练库,驱使密集的传感器向其邻域内部署稀疏的区域移动,对移动传感器进行三维粗粒度部署;
S3:三维细粒度部署,考虑三维区域存在传感器不可达区域,将传感器进行粒子化并计算传感器包含引力和斥力在内的三维虚拟力,采用自适应步长对移动传感器进行三维细粒度部署;对移动传感器进行粒子化并计算其相互作用力 计算第i个移动传感器SenNi与第i+1个移动传感器SenNi+1的几何距离,当几何距离||Coai‑Coai+1||小于距离阈值dthr时主要表现为排斥力,当几何距离||Coai‑Coai+1||大于距离阈值dthr时主要表现为吸引力;同时考虑移动传感器SenNi与三维区域L*W*H边界的排斥力 以及移动传感器SenNi与障碍物的排斥力 则移动传感器SenNi所受的合力为移动传感器受到的合力为 同时在合力作用下按照自适应步长
进行移动,其中dmax为单步最大移动距离;在初始阶段设置较长的步长而后逐渐减少步长,形成移动传感器前长后短的自适应步长,对移动传感器进行细粒度部署,经过细粒度部署后第i个移动传感器SenNi的三维坐标Fini可以表示为[FinXi,FinYi,FinZi],对粗粒度部署的移动传感器采用虚拟力,经过细粒度部署后覆盖率为S4:再均衡部署,计算由于传感器移动在三轴方向引起的位置偏移量,并作为反馈来驱使移动传感器进行再均衡部署;经细粒度部署的移动传感器,经长时间运行后,其三维坐标Fini引入误差ΔFini=[ΔFinXi,ΔFinYi,ΔFinZi],则移动传感器更新的三维坐标可以表示为FinN=[FinN1,...,FinNi,...,FinNn],其中FinNi=Fini+ΔFini,从而使得经过细粒度部署的移动传感器网络拓扑结构发生微变;
当网络拓扑结构未发生微变时,计算第i个移动传感器SenNi与第i+1个移动传感器SenNi+1间的几何距离Findi,i+1=||Fini‑Fini+1||,其在三轴上的分量分别为FinXi,i+1,FinYi,i+1和FinZi,i+1;当网络拓扑结构发生微变时,计算第i个移动传感器SenNi与第i+1个移动传感器SenNi+1间的几何距离FinNdi,i+1=||FinNi‑FinNi+1||,其在三轴上的分量分别为FinNXi,i+1,FinNYi,i+1和FinNZi,i+1;比较网络拓扑结构未发生微变和发生微变时几何距离在三轴的分量差值,使移动传感器在三轴方向分别反向移动FinNXi,i+1‑FinXi,i+1,FinNYi,i+1‑FinYi,i+1和FinNZi,i+1‑FinZi,i+1的距离,对移动传感器进行再均衡部署。
2.根据权利要求1所述的一种工业移动传感器的三维均衡再部署方法,其特征在于,所述S2的具体步骤如下:
基于S1步骤在三维区域L*W*H随机部署了n个传感器,传感器具有移动能力且形成移动传感器集合SenC=[SenN1,SenN2,...,SenNi,...,SenNn],其中i∈n;第i个移动传感器SenNi随机部署时的初始三维坐标Rani可以表示为[RanXi,RanYi,RanZi];随机部署的移动传感器密度不均匀,每个移动传感器的感知半径为RS其覆盖范围为 其初始覆盖率为其中 表示以Rani为圆心和以RS为半径计算移动传感器SenNi的三维感知区域;
在中心坐标为Unc=[UncX,UncY,UncZ]的三维待部署区域,未被传感器部署的区域到达到阈值θunc时,选择部署密度高的传感器作为训练集,并将其训练集中的传感器移动到未被部署的区域;对初始随机分布移动传感器进行粗粒度部署,经过粗粒度部署后第i个移动传感器SenNi的三维坐标Coai可以表示为[CoaXi,CoaYi,CoaZi],随机部署移动传感器经过粗粒度部署后覆盖率为