1.一种视频传感网最大时空覆盖的调度方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)时空覆盖效用建模:
设任务时间被划分为等长的时隙,设定充电模式周期T,将任务时间划分为若干个周期T,定义目标对象的时空覆盖效用为目标对象被覆盖的时间与被提供的覆盖质量的乘积的和,则最大时空覆盖网络调度问题的优化目标为所有目标对象的时空覆盖效用总和;
(2)视频传感器的传感范围建模;
(3)目标对象覆盖质量建模:
一个视频传感器对一个目标对象的覆盖质量不仅取决于是否覆盖而且取决于它们之间的距离,距离越小,覆盖质量越好;覆盖一个目标对象的视频传感器集的选择取决于该目标对象的覆盖质量需求以及它与视频传感器之间的距离;
(4)基于节点类型的节点能耗建模,节点类型包括传感节点、中继节点以及同时作为传感节点和中继节点;
(5)基站收集节点的能量数据;
(6)基站根据目标位置、节点位置和收集的传感器节点的能量数据,计算出网络调度:令D(i,t)表示节点i在时隙t内的工作方向;令F(i,t)表示节点i在时隙t内的路由父节点;令E(i,t)表示节点i在时隙t开始时的剩余能量;则计算网络调度的步骤如下:(601)计算上一周期能量收集误差,如果误差小于设定值,则令|T|=min{|T|+1,L};否则令|T|=|T|‑1;其中|T|为T包含的时隙数;其中,L表示一个充电模式周期T所能包含的最大时隙数;
(602)预测在周期T内每个节点能够收集到的能量;节点可用能量为现有能量与预测的能够收集到的能量之和;
(603)令t=0;
(604)令Q为所有目标对象的集合,S为E(i,t)>0的节点的集合;
(605)如果S中没有节点能够提供覆盖质量增量并能连接到基站,则转入步骤(609);
(606)从S中选择一个在时隙t未传感的节点k,选择节点k的朝向m、选择一条从节点k到基站的路径R,使得总覆盖质量增量最大、总节点能耗增量最小且最小节点剩余可用能量最大;
(607)将D(k,t)设置为m,节点k在时隙t成为传感节点,将路径R上的每个节点的F(i,t)设置为其下游节点,从Q中排除所有满足覆盖质量要求的目标对象,将R上每个节点的可用能量减去其新增能耗,从S中排除无可用能量的节点;
(608)如果Q不为空,转入步骤(605);
(609)令t=t+1,如果t<|T|,转入步骤(604);
(610)输出周期T内的网络调度;
(7)基站将计算出的网络调度发送给各节点,各节点执行调度,实现对目标对象的监控。
2.根据权利要求1所述视频传感网最大时空覆盖的调度方法,其特征在于:在步骤(2)中,每个视频传感器的传感范围被建模为一个扇形,由传感角度和传感半径来刻画;一个目标对象被一个视频传感器覆盖当且仅当该目标对象位于该视频传感器的扇形传感范围之内。
3.根据权利要求1所述视频传感网最大时空覆盖的调度方法,其特征在于:在步骤(4)中,如果节点仅是传感节点,则其能耗只包括传感能耗;如果节点仅是中继节点,则其能耗包括接收数据能耗和发送数据能耗,由于节点的发送半径可调,因此发送数据能耗与发送半径正相关;如果节点既是传感节点又是中继节点,则节点能耗不仅包括传感能耗,还包括接收数据能耗和发送数据能耗。
4.根据权利要求1所述视频传感网最大时空覆盖的调度方法,其特征在于:在步骤(5)中,在每个周期开始之前,每个节点向基站发送它的剩余能量、预计收集能量以及上一周期的实际收集能量。
5.根据权利要求1所述视频传感网最大时空覆盖的调度方法,其特征在于:在步骤(7)中,基站将下一周期大小以及每个节点在每个时隙的工作方向、父节点信息发送给每个节点。