专利名称：一种基于检测信息融合的无线传感器网络确定性部署方法
技术领域：
本发明涉及一种无线传感器网络部署方法，具体涉及一种基于检测信息融合的无线传感器网络确定性部署方法，可以应用于战场环境监测、工厂自动化设备状态检测与诊断以及城市交通安全监控等领域。
背景技术：
利用无线传感器网络实施环境参数或者设备状态监测，在战场环境监控、工厂自动化设备检测与诊断等领域具有广泛的应用。网络中传感器节点如何部署，关系着监测的准确性和监测效率，同时也关系着实施监测所花费的代价和成本，因此，有效的部署方式和方法显得尤为重要。现有技术中，无线传感器网络节点部署包括随机部署方式和确定性部署方式，随机部署主要应用于工作人员无法接近或者存在危险的监测环境，比如原始森林和核辐射区域等，确定性部署主要适用于自动化工厂和船厂等便于工作人员接近和安装的场所。目前， 确定性部署方式在无线传感器网络实际工程应用中占据了主导作用。无线传感器网络节点部署，一方面需要保证监测区域内的目标可以被监测到，另一方面需要尽量减少所部署的传感器节点数量，以降低网络监测成本。传统的无线传感器网络部署方法，通常从物理覆盖角度出发，以几何分析为手段，确定需要部署的传感器节点数量和具体的放置位置。该方法没有考虑传感器节点之间的信息协作处理能力，属于保守型方法，基于该方法计算需要部署的传感器节点数量较多，增加了网络监测的成本代价。此外，由于部署无线传感器网络的目的是实现监测区域内目标的实时监测，基于几何分析的部署方法，仅能确定传感器节点数量和具体的放置位置，无法应用于目标是否存在的分析和判断。部署无线传感器网络节点，另外一种方法是从信息覆盖角度出发。不同于物理覆盖，信息覆盖主要从协作信息处理角度出发，通过融合不同传感器节点的检测信息，提高传感器节点的感知范围，从而减少用于监测的传感器节点数量，降低网络监测成本。基于信息覆盖的无线传感器网络节点部署，涉及到传感器感知方式、参数估计和数据融合等多个方面，目前提出的方法主要针对森林火灾监测和核污染区域监测等需要采用随机部署方式的应用领域而言，对于自动化设备监测和船厂集装箱监测等可以进行确定性部署的应用领域，如何确定需要部署的传感器节点数量和传感器节点的具体放置位置，尤其如何确定传感器节点之间的间隔距离，目前仍然缺乏有效方法。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种无线传感器网络确定性部署方法，充分利用传感器节点之间协作信息处理能力，减少达到给定检测概率所需要部署的传感器节点数量，从而降低利用无线传感器网络实施监控的成本。本发明的另一个目的是将上述方法用于目标监测和设备故障检测与诊断。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是一种基于检测信息融合的无线传感器网络确定性部署方法，首先测定相邻传感器节点之间的最大间隔距离dmax，再确定需要部署的传感器节点数量和具体的放置位置；其中，测定相邻传感器节点之间的最大间隔距离dmax的方法是(1)在需要部署传感器的场所设置N个传感器，利用传感器装置检测目标信号强度&，k = 1，2，L，N，其中，k表示第k个传感器，N表示网络中传感器节点的数量，N为大于等于2的整数；一般来说，传感器的部署需要按照正方形或者三角形形状进行部署，为保证目标能够被检测到，需要保证传感器节点之间的间隔距离，部署的传感器节点数量与需要监测的区域的大小相关联，本领域技术人员可据此选择N的大小；(2)根据目标特征参数表达式A=F+ k= 1，2，L，K，其中，α表示信号衰减
权利要求
1. 一种基于检测信息融合的无线传感器网络确定性部署方法，其特征在于首先测定相邻传感器节点之间的最大间隔距离dmax，再确定需要部署的传感器节点数量和具体的放置位置；其中，测定相邻传感器节点之间的最大间隔距离dmax的方法是(1)在需要部署传感器的场所设置N个传感器，利用传感器装置检测目标信号强度&， k = 1，2，L，N，其中，k表示第k个传感器，N表示网络中传感器节点的数量，N为大于等于2 的整数；(2)根据目标特征参数表达式A=4+ k= 1，2，L，K，其中，α表示信号衰减 系数，K表示进行检测信息融合的传感器节点数量，dk表示目标与第k个传感器节点之间的间隔距离，nk表示第k个传感器节点检测时引入的噪声，利用最优线性无偏估计方
2.权利要求1所述无线传感器网络节点确定性部署方法在目标监测和设备故障检测与诊断中的应用，其特征在于在待监测环境或待检测设备中，采用权利要求1所述方法确定传感器节点的具体放置位置，利用传感器检测目标信号强度X，同时计算目标特征参数θ的估计值纟和参数估计误差n如果/:·J|"| A' 当时，则判断目标存在或者设备故障发生，反之，当貞 <屯时，则判断目标不存在或者设备无故障发生，其中，θ ^为事先设定的判断阈值。
全文摘要
本发明公开了一种基于检测信息融合的无线传感器网络确定性部署方法，利用传感器装置检测目标信号强度x，目标可以同时被多个传感器装置检测到；根据检测到的目标信号强度和目标特征参数表达式采用最优线性无偏估计方法，计算目标特征参数θ的估计值和参数估计误差然后，计算相邻传感器节点之间的最大间隔距离dmax；最后，根据dmax计算需要部署的传感器节点数量和具体的放置位置。本发明利用传感器节点之间的信息协作处理能力，以参数估计理论为基础，在给定检测概率条件下，可以大量减少用于检测的传感器节点数量，提高检测效率，降低无线传感器网络实施有效监测的成本，适用于工厂自动化设备状态监测与故障诊断和城市交通安全监控等领域。
文档编号H04W24/04GK102256269SQ20111025306
公开日2011年11月23日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者朱忠奎, 汪一鸣, 郑建颖, 黄伟国, 黄艳 申请人:苏州大学