CN104023343A - 一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其包括如下步骤：a、空洞边缘节点向冗余节点广播空洞边界信息；b、冗余节点将修补位移量以及初始能量发送至空洞边缘节点；c、空洞边缘节点确定最佳补偿移动冗余节点，并发送补偿移动消息；d、确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点进行移动，以完成一个冗余节点的补偿覆盖；e、更新上述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点的节点属性为边缘节点，更新冗余节点域空洞边缘节点的节点集合，重复上述步骤，直至消除所述覆盖空洞。本发明通过对冗余节点成本与冗余节点能耗等因素的平衡，选择最佳补偿移动冗余节点移动到合理的补偿位置点，以改善网络覆盖质量，延长网络寿命。

Description

一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法

技术领域

本发明涉及一种覆盖补偿方法，尤其是一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，属于无线传感器网络的技术领域。

背景技术

覆盖质量是无线传感器网络的基础性问题之一，是无线传感器网络服务质量的重要度量指标。但监测区域内传感器节点随机部署、能量耗尽或被恶劣监测环境破坏等情况都极易使网络形成覆盖盲区，产生空洞。覆盖空洞的出现会使得网络质量急剧下降，生存周期骤减，但同时网络中还会遗留一些未被利用的冗余节点，造成了能量充分而生存期短暂的矛盾。而混合传感器网络则是解决这一问题的有效手段，在已有的静止传感器网络中，引入具有移动能力的冗余节点，构成混合网络，通过移动冗余节点，可以实现对覆盖缺陷的弥补。

目前，采用节点移动性能解决覆盖空洞问题的研究成果，大多集中在基于对几何学知识的借鉴与应用。其中目标覆盖空洞修补算法CHPA、以及利用移动传感器节点对空洞进行修补的三角形贴片法PATT均能以较高的覆盖率完成对空洞的修补，稳定性也较高，但没有考虑对网络中现有冗余资源的利用。之后，邓亚平等学者提出了一种利用向量代数的分布式方法实现了对冗余节点的有效部署，能较好的利用网络中富余资源，但该算法在维持较好的网络覆盖率同时，也造成了空洞零散化和小面积空洞出现的现象。因此，针对无缝覆盖要求的监测环境，如国防军事、反恐救灾等领域，这类覆盖补偿算法并不适用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其在已知覆盖空洞的前提下，以无缝覆盖为目标要求，充分利用网络冗余资源，通过对冗余节点成本与冗余节点能耗等因素的平衡，选择最佳补偿移动冗余节点移动到合理的补偿位置点，以改善网络覆盖质量，延长网络寿命。

按照本发明提供的技术方案，一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，所述覆盖补偿方法包括如下步骤：

a、对于混合传感器网络中的已知覆盖空洞，利用已知覆盖空洞的空洞边缘节点向所述覆盖空洞中的冗余节点广播空洞边界信息；

b、冗余节点根据接收的空洞边界信息本地计算对应的修补位移量，冗余节点并将所述对应的修补位移量以及初始能量E₀(r_i)发送至广播空洞边界信息的空洞边缘节点；

c、空洞边缘节点根据每个冗余节点的初始能量E₀(r_i)，计算得到每个冗余节点相应的剩余期望值E_r(r_i)，空洞边缘节点根据接收的修补位移量以及剩余期望值E_r(r_i)确定最佳补偿移动冗余节点，并向所述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点发送补偿移动消息；

d、确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点在接收到补偿移动信息后，根据步骤b中本地计算的修补位移量进行移动，以完成一个冗余节点的补偿覆盖；

e、更新上述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点的节点属性为边缘节点，更新冗余节点域空洞边缘节点的节点集合，重复上述步骤，直至消除所述覆盖空洞。

所述步骤a中，在空洞边缘节点集合S中随机选取搜寻三个相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l，三个相邻空洞边缘节点间的关系为：为向量沿逆时针方向旋转到向量所形成的角度；选择三个相邻空洞边缘节点中位于中间的空洞边缘节点s_j向冗余节点广播空洞边界信息。

所述步骤b中，收到空洞边界信息的冗余节点表示为冗余节点集合Q_all，对于冗余节点集合Q_all中的任一冗余节点r_i(x_ri,y_ri)独立计算的修补位移量包括方位角θ(r_i)和移动距离L₀(r_i)。

所述确定方位角θ(r_i)的方法为：

首先定义如下向量：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\→}{V}}_1=(x_m-x_{\mathrm{ri}})\stackrel{\→}{i}+(y_m-y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\→}{j}\\ {\stackrel{\→}{V}}_2=(x_n-x_{\mathrm{ri}})\stackrel{\→}{i}+(y_n-y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\→}{j}\\ {\stackrel{\→}{V}}_{\mathrm{ri}}={\stackrel{\→}{V}}_1+{\stackrel{\→}{V}}_2\end{array}\right.---\left(I\right)$

其中，m(x_m,y_m)和n(x_n,y_n)分别为冗余节点r_i的感应范围与覆盖空洞的交点位置；分别为向量的方向、分别为过渡向量值；

定义与冗余节点r_i(x_ri,y_ri)具有相同方向的向量且冗余节点ri的移动方位角θ(r_i)具体包括：

b1、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})<\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&ForAll;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}\&le;R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})---(I-1)$

b2、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})<\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&Exists;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}>R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})+\mathrm{\&pi;}\&PlusMinus;2\mathrm{k\&pi;}(k\&Element;N);---(I-2)$

b3、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})>\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&ForAll;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}\&le;R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})+\mathrm{\&pi;}\&PlusMinus;2\mathrm{k\&pi;}(k\&Element;N);---(I-3)$

b4、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})>\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&Exists;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}>R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})---(I-1)$

其中，R_s为冗余节点r_i、空洞边缘节点的感知半径，p_k为相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点。

所述确定移动距离L₀(r_i)的方法为：

$L_0=L^{\text{'}}+L_{r_i{p}_k}\&times;\cos \mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})---\left(\mathrm{II}\right)$

其中， $L^{\text{'}}=\sqrt{{R_s}^2-{L_{r_i{p}_k}}^2+{L_{r_i{p}_k}}^2{\cos }^2\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})},L_{r_i{p}_k}=\sqrt{{(x_{r_i}-x_{p_k})}^2+{(y_{r_i}-y_{p_k})}^2},$ $\cos \mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})=\frac{\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{V}}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}\right|\&times;\left|\stackrel{\&RightArrow;}{V}\right|},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}=(x_{p_k}-x_{r_i})\stackrel{\&RightArrow;}{i}+(y_{p_k},y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{j};$

其中，R_s为冗余节点r_i、空洞边缘节点的感知半径，p_k为相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点。

所述步骤c中，空洞边缘节点s_j计算冗余节点集合Q_all中相应冗余节点的剩余期望值E_r(r_i)，并选择剩余能量期望值最大且满足E_r(r_i)≥E_th的冗余节点作为最佳补偿移动冗余节点R_best，空洞边缘节点S_j向最佳补偿移动冗余节点R_best发送补偿移动消息，告知所述冗余节点为最佳补偿移动冗余节R_best点；剩余能量期望值E_r(r_i)的计算为：

E_r(r_i)＝αE₀(r_i)-βL₀(r_i)          (III)

其中，E_th为节点正常工作所需最小能量阈值，α(α≥1)为能量续航参数，β为移动单位距离消耗的能量，E₀(r_i)为冗余节点r_i的初始能量，L₀(r_i)为冗余节点r_i到待修补位置的移动距离。

所述混合传感器网络中的节点采用二进制感知模型。

对于相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点p_k，应选择满足d(r',p_k)≤R_s(k∈[1,2])的点r'作为冗余节点r_i的最终移动终点，其中，点r'为冗余节点r_i在移动方向上的移动终点。

本发明的优点：兼顾冗余节点的初始能量和移动消耗能量的基础上，确定最佳补偿移动冗余节点，通过最佳补偿移动冗余节点根据补偿位移量移动最终完成移动补偿；由于重新启用了网络中遗留冗余能量资源，提升覆盖质量的同时，也实现了资源的优化利用，有效的延长了网络的生存时间。

附图说明

图1为本发明覆盖空洞的示意图。

图2为本发明冗余节点移动方位角的第一种确定方法示意图。

图3本发明为冗余节点移动方位角的第二种确定方法示意图。

图4为本发明冗余节点移动方位角的第三种确定方法示意图。

图5为本发明冗余节点移动方位角的第四种确定方法示意图。

图6为本发明冗余节点沿移动方位角移动到移动终点的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例中，以一个边缘包含N个传感器节点s_i(i∈[1,N])的覆盖空洞区域为例，N个传感器节点组成空洞边缘节点集合S＝{s_i|i＝1,2,…,N}，如图1所示；空洞区域中存在N_r个冗余节点r_i(i＝1,2,…,N_r)。混合传感器网络中的节点采用二进制感知模型，为保证网络的连通性能，不失一般性设定传感器节点(所述传感器节点包括空洞边缘节点以及冗余节点)的通信半径R_c是感知半径R_s的两倍。

对于混合网络传感器中的覆盖空洞，本发明所述覆盖补偿方法包括如下步骤：

a、对于混合传感器网络中的已知覆盖空洞，利用已知覆盖空洞的空洞边缘节点向所述覆盖空洞中的冗余节点广播空洞边界信息；

具体地，在空洞边缘节点集合S中随机选取搜寻三个相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l，为保证有效的工作，三个相邻空洞边缘节点间的关系为： 为向量沿逆时针方向旋转到向量所形成的角度；进一步地，本发明实施例中，选择三个相邻空洞边缘节点中位于中间的空洞边缘节点s_j向冗余节点广播空洞边界信息。本发明实施例中，π表示弧度值，对应的角度为180°，下述表述类同。冗余节点可以位于覆盖空洞中的未启动的传感器节点，也可以为覆盖空洞外的传感器节点，本发明实施例中的，冗余节点是指位于边缘空洞节点通信半径内并能移动的传感器节点。

b、冗余节点根据接收的空洞边界信息本地计算对应的修补位移量，冗余节点并将所述对应的修补位移量以及初始能量E₀(r_i)发送至广播空洞边界信息的空洞边缘节点；

本发明实施例中，冗余节点本地计算对应的修边位移量是指冗余节点在收到空洞边界信息后，在所述冗余节点的位置不移动的情况下，计算移动到覆盖空洞的修补位移量。

具体地，收到空洞边界信息的冗余节点表示为冗余节点集合Q_all，对于冗余节点集合Q_all中的任一冗余节点r_i(x_ri,y_ri)独立计算的修补位移量包括方位角θ(r_i)和移动距离L₀(r_i)。

所述确定方位角θ(r_i)的方法为：

首先定义如下向量：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_1=(x_m-x_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{i}+(y_m-y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{j}\\ {\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_2=(x_n-x_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{i}+(y_n-y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{j}\\ {\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_{\mathrm{ri}}={\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_1+{\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_2\end{array}\right.---\left(I\right)$

其中，m(x_m,y_m)和n(x_n,y_n)分别为冗余节点r_i的感应范围与覆盖空洞的交点位置；分别为向量的方向、分别为过渡向量值；

定义与冗余节点r_i(x_ri,y_ri)具有相同方向的向量且冗余节点r_i的移动方位角θ(r_i)具体包括：

b1、如图2所示，当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})<\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&ForAll;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}\&le;R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})---(I-1)$

b2、如图3所示，当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})<\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&Exists;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}>R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})+\mathrm{\&pi;}\&PlusMinus;2\mathrm{k\&pi;}(k\&Element;N);---(I-2)$

b3、如图4所示，当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})>\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&ForAll;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}\&le;R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})+\mathrm{\&pi;}\&PlusMinus;2\mathrm{k\&pi;}(k\&Element;N);---(I-3)$

b4、如图5所示，当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})>\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&Exists;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}>R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})---(I-1)$

其中，R_s为冗余节点r_i、空洞边缘节点的感知半径，pk为相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点。

移动距离L₀由冗余节点r_i与空洞边缘交叉点p_k联合确定，如图6所示，所述确定移动距离L₀(r_i)的方法为：

$L_0=L^{\text{'}}+L_{r_i{p}_k}\&times;\cos \mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})---\left(\mathrm{II}\right)$

其中， $L^{\text{'}}=\sqrt{{R_s}^2-{L_{r_i{p}_k}}^2+{L_{r_i{p}_k}}^2{\cos }^2\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})},L_{r_i{p}_k}=\sqrt{{(x_{r_i}-x_{p_k})}^2+{(y_{r_i}-y_{p_k})}^2},$ $\cos \mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})=\frac{\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{V}}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}\right|\&times;\left|\stackrel{\&RightArrow;}{V}\right|},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}=(x_{p_k}-x_{r_i})\stackrel{\&RightArrow;}{i}+(y_{p_k},y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{j};$

其中，R_s为冗余节点r_i、空洞边缘节点的感知半径，p_k为相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点。

对于相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点p_k(k∈[1,2])，所对应计算的L₀(r_i)有所不同，若假设冗余节点r_i在移动方向上的移动终点为r'，如图6所示。不同p_k可以确定不同r'，应选择满足d(r',p_k)≤R_s(k∈[1,2])的点r'作为最终移动终点，则d(r',r_i)即为移动的距离L₀(r_i)。

进一步地，本发明实施例中，在冗余节点将修补位移量传输至空洞边缘节点的同时，将所述冗余节点的初始能量E₀(r_i)也传输至空洞边缘节点s_j。

c、空洞边缘节点根据每个冗余节点的初始能量E₀(r_i)，计算得到每个冗余节点相应的剩余期望值E_r(r_i)，空洞边缘节点根据接收的修补位移量以及剩余期望值E_r(r_i)确定最佳补偿移动冗余节点，并向所述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点发送补偿移动消息；

冗余节点r_i把包含修补位移量(θ(r_i),L₀(r_i))和初始能量E₀(r_i)的消息发送给居中的空洞边缘节点S_j。

空洞边缘节点s_j计算冗余节点集合Q_all中每个冗余节点的剩余期望值E_r(r_i)，

并选择剩余能量期望值最大且满足E_r(r_i)≥E_th的冗余节点作为最佳补偿移动冗余节点R_best，边缘节点S_j向最佳补偿移动冗余节点R_best发送补偿移动消息，告知所述冗余节点为最佳补偿移动冗余节点；剩余能量期望值E_r(r_i)的计算为：

E_r(r_i)＝αE₀(r_i)-βL₀(r_i)                    (III)

其中，E_th为节点正常工作所需最小能量阈值，α(α≥1)为能量续航参数，β为移动单位距离消耗的能量，E₀(r_i)为冗余节点r_i的初始能量，L₀(r_i)为冗余节点r_i到待修补位置的移动距离。

d、确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点在接收到补偿移动信息后，根据步骤b中本地计算的修补位移量进行移动，以完成一个冗余节点的补偿覆盖；

本发明实施例中，被选择确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点进入工作状态，并根据对应的移动距离θ(R_best)和方位角L₀(R_best)移动至新位置。

e、更新上述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点的节点属性为边缘节点，更新冗余节点域空洞边缘节点的节点集合，重复上述步骤，直至消除所述覆盖空洞。

被选择确定为最佳补偿移动冗余节点R_best加入到边缘节点集合S中，更新冗余节点集合Q_all，重复上述修补步骤，直至覆盖空洞消除。

本发明兼顾冗余节点的初始能量和移动消耗能量的基础上，确定最佳补偿移动冗余节点，通过最佳补偿移动冗余节点根据补偿位移量移动最终完成移动补偿；由于重新启用了网络中遗留冗余能量资源，提升覆盖质量的同时，也实现了资源的优化利用，有效的延长了网络的生存时间。

Claims (8)

1.一种用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是，所述覆盖补偿方法包括如下步骤：

(a)、对于混合传感器网络中的已知覆盖空洞，利用已知覆盖空洞的空洞边缘节点向所述覆盖空洞中的冗余节点广播空洞边界信息；

(b)、冗余节点根据接收的空洞边界信息本地计算对应的修补位移量，冗余节点并将所述对应的修补位移量以及初始能量E₀(r_i)发送至广播空洞边界信息的空洞边缘节点；

(c)、空洞边缘节点根据每个冗余节点的初始能量E₀(r_i)，计算得到每个冗余节点相应的剩余期望值E_r(r_i)，空洞边缘节点根据接收的修补位移量以及剩余期望值E_r(r_i)确定最佳补偿移动冗余节点，并向所述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点发送补偿移动消息；

(d)、确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点在接收到补偿移动信息后，根据步骤(b)中本地计算的修补位移量进行移动，以完成一个冗余节点的补偿覆盖；

(e)、更新上述确定为最佳补偿移动冗余节点的冗余节点的节点属性为边缘节点，更新冗余节点域空洞边缘节点的节点集合，重复上述步骤，直至消除所述覆盖空洞。

2.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是：所述步骤(a)中，在空洞边缘节点集合S中随机选取搜寻三个相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l，三个相邻空洞边缘节点间的关系为：为向量沿逆时针方向旋转到向量所形成的角度；选择三个相邻空洞边缘节点中位于中间的空洞边缘节点s_j向冗余节点广播空洞边界信息。

3.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是：所述步骤(b)中，收到空洞边界信息的冗余节点表示为冗余节点集合Q_all，对于冗余节点集合Q_all中的任一冗余节点r_i(x_ri,y_ri)独立计算的修补位移量包括方位角θ(r_i)和移动距离L₀(r_i)。

4.根据权利要求3所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是：所述确定方位角θ(r_i)的方法为：

首先定义如下向量：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_1=(x_m-x_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{i}+(y_m-y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{j}\\ {\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_2=(x_n-x_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{i}+(y_n-y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{j}\\ {\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_{\mathrm{ri}}={\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_1+{\stackrel{\&RightArrow;}{V}}_2\end{array}\right.---\left(I\right)$

其中，m(x_m,y_m)和n(x_n,y_n)分别为冗余节点r_i的感应范围与覆盖空洞的交点位置；分别为向量的方向、分别为过渡向量值；

定义与冗余节点r_i(x_ri,y_ri)具有相同方向的向量冗余节点r_i的移动方位角θ(r_i)具体包括：

(b1)、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})<\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&ForAll;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}\&le;R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})---(I-1)$

(b2)、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})<\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&Exists;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}>R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})+\mathrm{\&pi;}\&PlusMinus;2\mathrm{k\&pi;}(k\&Element;N);---(I-2)$

(b3)、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})>\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&ForAll;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}\&le;R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})+\mathrm{\&pi;}\&PlusMinus;2\mathrm{k\&pi;}(k\&Element;N);---(I-3)$

(b4)、当 $\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_1},\stackrel{\&RightArrow;}{V_2})>\mathrm{\&pi;}$ 时， ${\&Exists;p}_k(k\&Element;[\mathrm{1,2}\left]\right),$ 若满足 $\stackrel{\&OverBar;}{r_i{p}_k}>R_s,$ 则

$\stackrel{\&RightArrow;}{V}=\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}},\mathrm{\&theta;}\left(r_i\right)=\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_2},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i}})---(I-4)$

其中，R_s为冗余节点r_i、空洞边缘节点的感知半径，p_k为相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点。

5.根据权利要求3所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是：所述确定移动距离L₀(r_i)的方法为：

$L_0=L^{\text{'}}+L_{r_i{p}_k}\&times;\cos \mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})---\left(\mathrm{II}\right)$

其中， $L^{\text{'}}=\sqrt{{R_s}^2-{L_{r_i{p}_k}}^2+{L_{r_i{p}_k}}^2{\cos }^2\mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})},L_{r_i{p}_k}=\sqrt{{(x_{r_i}-x_{p_k})}^2+{(y_{r_i}-y_{p_k})}^2},$ $\cos \mathrm{\&theta;}(\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}},\stackrel{\&RightArrow;}{V})=\frac{\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}\&CenterDot;\stackrel{\&RightArrow;}{V}}{\left|\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}\right|\&times;\left|\stackrel{\&RightArrow;}{V}\right|},\stackrel{\&RightArrow;}{V_{r_i{p}_k}}=(x_{p_k}-x_{r_i})\stackrel{\&RightArrow;}{i}+(y_{p_k},y_{\mathrm{ri}})\stackrel{\&RightArrow;}{j};$

其中，R_s为冗余节点r_i、空洞边缘节点的感知半径，p_k为相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点。

6.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是：所述步骤(c)中，空洞边缘节点s_j计算冗余节点集合Q_all中相应冗余节点的剩余期望值E_r(r_i)，并选择剩余能量期望值最大且满足E_r(r_i)≥E_th的冗余节点作为最佳补偿移动冗余节点R_best，空洞边缘节点S_j向最佳补偿移动冗余节点R_best发送补偿移动消息，告知所述冗余节点为最佳补偿移动冗余节R_best点；剩余能量期望值E_r(r_i)的计算为：

E_r(r_i)＝αE₀(r_i)-βL₀(r_i)               (III)

其中，E_th为节点正常工作所需最小能量阈值，α(α≥1)为能量续航参数，β为移动单位距离消耗的能量，E₀(r_i)为冗余节点r_i的初始能量，L₀(r_i)为冗余节点r_i到待修补位置的移动距离。

7.根据权利要求1所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是：所述混合传感器网络中的节点采用二进制感知模型。

8.根据权利要求5所述的用于混合传感器网络的覆盖补偿方法，其特征是：对于相邻空洞边缘节点s_k,s_j和s_l之间的空洞边缘交叉点p_k，应选择满足d(r',p_k)≤R_s(k∈[1,2])的点r'作为冗余节点r_i的最终移动终点，其中，点r'为冗余节点r_i在移动方向上的移动终点。