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      一種移動群智感知方法及系統(tǒng)與流程

      文檔序號:11548999閱讀:342來源:國知局
      本發(fā)明涉及群智感知
      技術(shù)領(lǐng)域
      :,特別涉及一種移動群智感知方法及系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      ::移動群智感知是一種新型的感知模式,其利用智能移動設(shè)備中嵌入的gps,麥克風,攝像頭等傳感器件來高效地收集感知數(shù)據(jù),之后通過蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)(3g/4g)或wifi將感知數(shù)據(jù)發(fā)往遠程的感知平臺,感知平臺會對匯集的感知數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗,數(shù)據(jù)庫存儲以及數(shù)據(jù)的分析與挖掘,從而為上層的服務(wù)應(yīng)用提供良好的決策支持,進而為用戶提供普適的服務(wù)。移動用戶的參與是移動群智感知最為重要的特性之一,移動用戶的移動特性也為感知覆蓋以及數(shù)據(jù)傳輸提供了前所未有的機會。覆蓋通常被用來表示移動群智感知的感知質(zhì)量,移動群智感知中的覆蓋有一些獨有的性質(zhì),首先,它是時空相關(guān)的,例如,監(jiān)測區(qū)域內(nèi)某時某地的空氣質(zhì)量能夠代表在一定的時間范圍內(nèi)它的鄰近區(qū)域的空氣質(zhì)量,因此,移動群智感知通常只要求子區(qū)域被周期性地覆蓋,而不是子區(qū)域內(nèi)的每一個點都一直處于覆蓋狀態(tài)。其次,由于人們經(jīng)常在一些熱門區(qū)域的附近移動,可能會導(dǎo)致熱門區(qū)域的覆蓋質(zhì)量優(yōu)于其他地區(qū)。不僅如此,由于不同的節(jié)點有著各自多樣化的移動區(qū)域,可能會導(dǎo)致不同的節(jié)點對覆蓋作出不同的貢獻。最后,當且僅當一個移動節(jié)點在子區(qū)域中進行采樣,才認為子區(qū)域被真實覆蓋了,因此,覆蓋是與移動節(jié)點的采樣頻率相關(guān)聯(lián)的,頻繁的采樣會使得區(qū)域以更大的可能性被覆蓋,但同時也會導(dǎo)致過多的能量消耗,從而會降低移動用戶參與信息提供的熱情,進而影響移動群智感知的應(yīng)用質(zhì)量。目前,移動群智感知應(yīng)用一般利用一定的激勵機制吸引移動用戶參與到移動群智感知的任務(wù)中,在這個過程中會導(dǎo)致一部分對感知覆蓋貢獻較少的移動用戶也參與到感知任務(wù)中,進而導(dǎo)致采樣冗余以及不必要的能量消耗。綜上所述可以看出,如何降低群智感知過程中采樣冗余以及能量消耗是目前還有待解決的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素:有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種移動群智感知方法及系統(tǒng),能夠有效降低群智感知過程中采樣冗余以及能量消耗。其具體方案如下:一種移動群智感知方法,包括:從目標感知區(qū)域中篩選出所有在預(yù)設(shè)時間跨度內(nèi)均一直處于充足感知覆蓋的格子單元,得到相應(yīng)的目標格子單元集合;從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足所述目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集;將所有覆蓋周期對應(yīng)的所有移動節(jié)點子集進行合并,得到目標移動節(jié)點集合;利用所述目標移動節(jié)點集合進行群智感知??蛇x的,所述從目標感知區(qū)域中篩選出所有在預(yù)設(shè)時間跨度內(nèi)均一直處于充足感知覆蓋的格子單元的過程,包括:計算所述目標感知區(qū)域的每一格子單元在所述預(yù)設(shè)時間跨度的每一覆蓋周期中的覆蓋充足度;從所述目標感知區(qū)域中篩選出在所述預(yù)設(shè)時間跨度的所有覆蓋周期內(nèi)覆蓋充足度均大于預(yù)設(shè)充足度閾值的所有格子單元,得到所述目標格子單元集合??蛇x的,所述從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足所述目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集的過程,包括:步驟a1:從當前的所述移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足所述目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集,其中,i為正整數(shù);步驟a2:將與第i個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集從當前的所述移動節(jié)點集合中刪除,得到新的所述移動節(jié)點集合;步驟a3:將i值加1,以對i值進行更新,并判斷當前的i值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則重新進入步驟a1??蛇x的,步驟a1具體包括:基于貪心策略,從當前的所述移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足所述目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集??蛇x的,所述利用所述目標移動節(jié)點集合進行群智感知的過程,具體包括:步驟b1:在第j個覆蓋周期內(nèi),利用第j個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集進行群智感知,并在本次覆蓋周期內(nèi)基于不同移動節(jié)點之間的協(xié)作感知機制,以減少移動節(jié)點的采樣次數(shù),其中,j為正整數(shù);步驟b2:將j值加1,以對j值進行更新,并判斷當前的j值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則重新進入步驟b1。本發(fā)明還相應(yīng)公開了一種移動群智感知系統(tǒng),包括:格子單元篩選模塊,用于從目標感知區(qū)域中篩選出所有在預(yù)設(shè)時間跨度內(nèi)均一直處于充足感知覆蓋的格子單元,得到相應(yīng)的目標格子單元集合;移動節(jié)點篩選模塊,用于從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足所述目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集;移動節(jié)點合并模塊,用于將所有覆蓋周期對應(yīng)的所有移動節(jié)點子集進行合并,得到目標移動節(jié)點集合;群智感知模塊,用于利用所述目標移動節(jié)點集合進行群智感知。可選的,所述格子單元篩選模塊,包括:充足度計算子模塊,用于計算所述目標感知區(qū)域的每一格子單元在所述預(yù)設(shè)時間跨度的每一覆蓋周期中的覆蓋充足度;格子單元篩選子模塊,用于從所述目標感知區(qū)域中篩選出在所述預(yù)設(shè)時間跨度的所有覆蓋周期內(nèi)覆蓋充足度均大于預(yù)設(shè)充足度閾值的所有格子單元,得到所述目標格子單元集合。可選的,所述格子單元篩選子模塊,包括單周期節(jié)點篩選單元、節(jié)點刪除單元和第一循環(huán)控制單元;其中,所述單周期節(jié)點篩選單元,用于從當前的所述移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足所述目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集,其中,i為正整數(shù);所述節(jié)點刪除單元,用于將與第i個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集從當前的所述移動節(jié)點集合中刪除,得到新的所述移動節(jié)點集合,然后通知所述第一循環(huán)控制單元啟動工作;所述第一循環(huán)控制單元,用于將i值加1,以對i值進行更新,并判斷當前的i值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則通知所述單周期節(jié)點篩選單元重新啟動工作。可選的,所述單周期節(jié)點篩選單元,具體用于基于貪心策略,從當前的所述移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足所述目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集??蛇x的,所述群智感知模塊,包括群智感知單元和第二循環(huán)控制單元;其中,所述群智感知單元,用于在第j個覆蓋周期內(nèi),利用第j個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集進行群智感知,并在本次覆蓋周期內(nèi)基于不同移動節(jié)點之間的協(xié)作感知機制,以減少移動節(jié)點的采樣次數(shù),其中,j為正整數(shù);所述第二循環(huán)控制單元,用于將j值加1,以對j值進行更新,并判斷當前的j值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則通知所述群智感知單元重新啟動工作。本發(fā)明中,移動群智感知方法,包括:從目標感知區(qū)域中篩選出所有在預(yù)設(shè)時間跨度內(nèi)均一直處于充足感知覆蓋的格子單元,得到相應(yīng)的目標格子單元集合;從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集;將所有覆蓋周期對應(yīng)的所有移動節(jié)點子集進行合并,得到目標移動節(jié)點集合;利用目標移動節(jié)點集合進行群智感知。可見,本發(fā)明先從目標感知區(qū)域中篩選出一直處于充足感知覆蓋的格子單元,然后在每個覆蓋周期內(nèi)從移動節(jié)點集合中篩選出能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集,也即,那些在每個覆蓋周期內(nèi)無法滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點將不會被篩選到上述移動節(jié)點子集中,從而在確保格子單元得到充足覆蓋的情況下,減少了在每個覆蓋周期進行感知數(shù)據(jù)采樣的移動節(jié)點的數(shù)量,從而有效降低了群智感知過程中采樣冗余以及能量損耗。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例公開的一種移動群智感知方法流程圖;圖2為本發(fā)明實施例公開的一種具體的移動群智感知方法流程圖;圖3為本發(fā)明實施例公開的一種空間域的劃分示意圖;圖4為本發(fā)明實施例公開的一種時間域的劃分示意圖;圖5為本發(fā)明實施例公開的一種移動群智感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例公開了一種移動群智感知方法,參見圖1所示,該方法包括:步驟s11:從目標感知區(qū)域中篩選出所有在預(yù)設(shè)時間跨度內(nèi)均一直處于充足感知覆蓋的格子單元,得到相應(yīng)的目標格子單元集合??梢岳斫獾氖牵緦嵤├?,上述目標感知區(qū)域已經(jīng)預(yù)先被分割成多個子區(qū)域,本實施例中將每個子區(qū)域稱作格子單元。步驟s12:從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集。步驟s13:將所有覆蓋周期對應(yīng)的所有移動節(jié)點子集進行合并,得到目標移動節(jié)點集合。步驟s14:利用目標移動節(jié)點集合進行群智感知??梢姡景l(fā)明實施例先從目標感知區(qū)域中篩選出一直處于充足感知覆蓋的格子單元,然后在每個覆蓋周期內(nèi)從移動節(jié)點集合中篩選出能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集,也即,那些在每個覆蓋周期內(nèi)無法滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點將不會被篩選到上述移動節(jié)點子集中,從而在確保格子單元得到充足覆蓋的情況下,減少了在每個覆蓋周期進行感知數(shù)據(jù)采樣的移動節(jié)點的數(shù)量,從而有效降低了群智感知過程中采樣冗余以及能量損耗。參見圖2所述,本發(fā)明實施例公開了一種具體的移動群智感知方法,包括以下步驟:步驟s21:計算目標感知區(qū)域的每一格子單元在預(yù)設(shè)時間跨度的每一覆蓋周期中的覆蓋充足度。為了更好地對感知質(zhì)量進行衡量,就需要對感知覆蓋的時空域進行離散化。我們考慮一個由m個移動節(jié)點組成的群智感知網(wǎng)絡(luò),節(jié)點集合u={u1,u2,...,um}。每一個移動節(jié)點都配備有相應(yīng)的傳感器,以一定的移動軌跡在感知區(qū)域內(nèi)進行移動,在t時刻節(jié)點ui的位置表示為loci(t)。移動節(jié)點以一定的頻率對周邊的環(huán)境進行采樣,如果檢測到wifi熱點,則立即將感知數(shù)據(jù)通過wifi發(fā)送至遠程服務(wù)器中,如果暫未檢測到wifi熱點,則先將感知數(shù)據(jù)在移動節(jié)點的本地緩存中進行暫存,之后若在一定的時間閾值內(nèi)檢測到wifi熱點,則將感知數(shù)據(jù)通過wifi發(fā)送至遠程服務(wù)器中,否則直接通過蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)(3g/4g)將感知數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程服務(wù)器中。在空間域上,本實施例預(yù)先將整體的目標感知區(qū)域劃分成一系列的格子單元,即c={c1,c2,...,cn},格子單元的大小代表了空間感知的粒度。空間域的劃分參見圖3所示。在時間域上,本實施例首先定義了感知周期(sensingperiod),即tsp,在每個感知周期開始時,移動節(jié)點會進行采樣操作,采樣完成后,如果檢測到wifi熱點,則立即將感知數(shù)據(jù)通過wifi發(fā)送至遠程服務(wù)器中,如果暫未檢測到wifi熱點,則先將感知數(shù)據(jù)在移動節(jié)點的本地緩存中進行暫存,之后若在一定的時間閾值內(nèi)檢測到wifi熱點,則將感知數(shù)據(jù)通過wifi發(fā)送至遠程服務(wù)器中,否則直接通過蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)(3g/4g)將感知數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程服務(wù)器中。其次,本實施例定義了覆蓋周期(coverageperiod),即tcp,每一個覆蓋周期由r個感知周期組成,即tcp=rtsp。另外,本實施例還定義了時間跨度(timespan),即t,時間跨度代表著總的感知時長,由r'個覆蓋周期組成,即t=r'tcp。時間域的劃分參見圖4所示。為了對感知質(zhì)量進行有效衡量,我們提出“覆蓋”的概念。當且僅當一個新的感知周期到來并且移動節(jié)點的位置在某個格子單元的區(qū)域范圍內(nèi)時,才認為該格子單元被一個移動節(jié)點覆蓋了。令δj(loci(t))表示t時刻ui節(jié)點是否覆蓋了格子單元cj,δj(loci(t))的具體表示如下:由上述表達式可知,當且僅當當前時刻為感知周期的開端并且節(jié)點ui的位置在cj格子單元的區(qū)域范圍內(nèi)時,才認為cj格子單元被ui節(jié)點覆蓋了,即δj(loci(t))=1,否則認為cj格子單元沒有被ui節(jié)點覆蓋,即δj(loci(t))=0。為了衡量覆蓋質(zhì)量,本實施例中提出了覆蓋充足度(coveragesufficiencydegree)的概念,其次對充足感知覆蓋(sufficientsensingcoverage)進行了定義。覆蓋充足度csdj(x)代表了在第x個覆蓋周期(x=1,2,...,r')中格子單元cj被u中的所有移動節(jié)點覆蓋的次數(shù)總和,csdj(x)的具體表示如下:步驟s22:從目標感知區(qū)域中篩選出在預(yù)設(shè)時間跨度的所有覆蓋周期內(nèi)覆蓋充足度均大于預(yù)設(shè)充足度閾值的所有格子單元,得到目標格子單元集合?;诟采w充足度,本實施例對充足感知覆蓋進行了定義,充足感知覆蓋的定義如下:一個格子單元cj∈c在第x個覆蓋周期內(nèi)(x=1,2,...,r')被認為是充足覆蓋了,當且僅當其在該覆蓋周期內(nèi)被u中的所有移動節(jié)點覆蓋的次數(shù)總和不小于η,其中,η大于等于1,具體表示如下:csdj(x)≥η,x=1,2,...,r'本實施例也把上述覆蓋約束η稱作預(yù)設(shè)充足度閾值,如果某個格子單元在預(yù)設(shè)時間跨度的所有覆蓋周期內(nèi)的覆蓋充足度均大于預(yù)設(shè)充足度閾值,則該格子單元將被認定為一直處于充足感知覆蓋的格子單元。相同格子單元的η個感知數(shù)據(jù)可以以一定的方式進行融合從而獲得更加精確的測量值。在當前的模型中,一個更大的η以感知更多的冗余數(shù)據(jù),消耗更多的電池電量為代價,為感知區(qū)域內(nèi)的格子單元提供了更好的感知質(zhì)量?;谏鲜龈鞣N定義以及上述步驟s22,本實施例可以得到一直處于充足覆蓋的格子單元的集合c'={ci1,ci2,...,cir},其是c'的一個子集。步驟s23:從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集。本實施例中,上述從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集的過程,具體可以包括下面步驟a1至a3:步驟a1:從當前的移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集,其中,i為正整數(shù)。步驟a2:將與第i個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集從當前的移動節(jié)點集合中刪除,得到新的移動節(jié)點集合。步驟a3:將i值加1,以對i值進行更新,并判斷當前的i值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則重新進入步驟a1。其中,上述步驟a1具體包括:基于貪心策略,從當前的移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集。步驟s24:將所有覆蓋周期對應(yīng)的所有移動節(jié)點子集進行合并,得到目標移動節(jié)點集合。由上可見,本發(fā)明實施例具體可以基于貪心策略來進行單周期的節(jié)點選擇過程,然后將所有覆蓋周期對應(yīng)的所有移動節(jié)點子集合并起來,從而得到選擇的節(jié)點集合ux,也即得到上述目標移動節(jié)點集合。關(guān)于貪心策略,本實施例對于每個節(jié)點uk,首先定義了兩個評估函數(shù):f1(uk)以及f2(uk)。其中,f1(uk)代表了在ux中增加節(jié)點uk后所能達到充足覆蓋的格子單元的數(shù)目,f2(uk)代表了在ux中增加節(jié)點uk后所有的格子單元所能增加的總的覆蓋次數(shù)。在本實施例的貪心策略中,f1(uk)評估函數(shù)是優(yōu)于f2(uk)評估函數(shù)的,也即,如果在任一次迭代中增加任意節(jié)點均無法產(chǎn)生新的達到充足覆蓋的格子單元,則本實施例將會采用第二個評估函數(shù)f2(uk)來進行節(jié)點的選擇,也就是選擇能夠最大化f2(uk)的節(jié)點。下面對單周期的節(jié)點選擇流程進行詳細闡述:首先,本實施例初始化充足覆蓋的格子單元的集合ce,移動節(jié)點的集合u',選擇的節(jié)點集合ux以及在第x個覆蓋周期內(nèi)格子單元ci被ux中的節(jié)點覆蓋的次數(shù)csdi(x)。之后,在每一次迭代中,都會選擇一個最好的候選節(jié)點ub,當所有的格子單元都從ce中移除時,單周期的節(jié)點選擇流程終止。在每一次迭代中,本實施例首先會根據(jù)上述兩個評估函數(shù)f1(uk)以及f2(uk),為每個節(jié)點uk計算出與其相關(guān)的兩個評估函數(shù)值,然后依據(jù)先前貪心策略確定的規(guī)則選擇一個最佳的候選節(jié)點ub。在ub被選擇后,更新csdi(x)的值,如果csdi(x)≥η,則將ci從ce中移除,與此同時,將ub從u'中移除,并將ub添加到ux中。當單周期的節(jié)點選擇流程終止時,ux便能滿足在當前的覆蓋周期內(nèi)ce中所有格子單元的感知覆蓋需求。步驟s25:利用目標移動節(jié)點集合進行群智感知。其中,上述利用目標移動節(jié)點集合進行群智感知的過程,具體包括下面步驟b1和b2:步驟b1:在第j個覆蓋周期內(nèi),利用第j個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集進行群智感知,并在本次覆蓋周期內(nèi)基于不同移動節(jié)點之間的協(xié)作感知機制,以減少移動節(jié)點的采樣次數(shù),其中,j為正整數(shù);步驟b2:將j值加1,以對j值進行更新,并判斷當前的j值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則重新進入步驟b1。由上可見,本實施例具體可以在每次覆蓋周期內(nèi),基于不同移動節(jié)點之間的協(xié)作感知機制來從上述目標移動節(jié)點集合中確定出具體利用哪些移動節(jié)點來展開當前覆蓋周期內(nèi)的感知任務(wù)。為了對目標移動節(jié)點集合中的某個移動節(jié)點是否應(yīng)該參與當前覆蓋周期的感知任務(wù)進行表示,本實施例提出了參與控制表(participationcontroltable)的概念。每一個移動節(jié)點都會在本地存儲一張參與控制表,其長度固定為覆蓋周期的總數(shù)l'。參與控制表中每一個元素都是一個二進制數(shù)字,其值是由上述每個覆蓋周期內(nèi)移動節(jié)點的篩選結(jié)果來決定的,其代表了當前節(jié)點需要參加哪些覆蓋周期的感知任務(wù),如果當前節(jié)點需要參與在第x個覆蓋周期的感知任務(wù),當前節(jié)點的參與控制表中第x個元素的值便會被設(shè)置為1,否則被設(shè)置為0。參與控制表的示例可以參見表一,其中存儲了8個元素,代表著當前節(jié)點應(yīng)當參與第一個,第三個,第七個覆蓋周期的感知任務(wù),并在其他的五個覆蓋周期內(nèi)保持睡眠狀態(tài)。表一10100010為了更好地對移動節(jié)點對格子單元的覆蓋貢獻進行表示,本實施例還提出了感知覆蓋表(sensingcoveragetable)的概念。每一個移動節(jié)點都會在本地存儲一張感知覆蓋表,感知覆蓋表中的元素由一個三元組<ci,ni,fi>構(gòu)成,感知覆蓋表的結(jié)構(gòu)可參見表二。其中,ci代表格子單元的編號,ni代表該編號的格子單元中的已有采樣數(shù),fi代表ci中的已有采樣數(shù)ni是否全部由本節(jié)點所采,其中,fi=1代表全部由本節(jié)點所采,fi=0代表ni中已包含了其他節(jié)點的采樣。表二<c1:n1:f1><c2:n2:f2>............<ck:nk:fk>感知覆蓋表的大小是動態(tài)變化的,在每個覆蓋周期的起始時刻,移動節(jié)點會清空本地的感知覆蓋表,當兩個移動節(jié)點進入到彼此的通信范圍之內(nèi)時,兩個移動節(jié)點會相互交換感知覆蓋表,并對感知覆蓋表進行融合處理,感知覆蓋表(下文簡稱為sct)的融合規(guī)則如下所述:當兩個移動節(jié)點ui,uj進入到彼此的通信范圍之內(nèi)時,兩個移動節(jié)點相互交換各自的感知覆蓋表scti,sctj,并對感知覆蓋表進行融合處理。此處以uj節(jié)點將其感知覆蓋表sctj傳輸給ui節(jié)點后的融合過程為例進行闡述,其他的情況以此類推。對于sctj中的每一個元組<cj,nj,fj>,先將count值置為0,代表暫時認為scti中沒有與cj格子單元相關(guān)的覆蓋信息。之后依次遍歷scti中的每一個元組<ci,ni,fi>,當ci等于cj時,將count值置為1,代表已在scti中發(fā)現(xiàn)了與cj格子單元相關(guān)的覆蓋信息。當ci等于cj時,若fi,fj均為1,則表明節(jié)點ui及節(jié)點uj對當前格子單元的采樣總數(shù)ni,nj均是由本地節(jié)點所采,此時更新scti中ni的值為ni,nj之和,若ni,nj之和大于η,則更新值為η,之后將fi的值置為0。若fi,fj不全為1且ni小于nj,則將ni的值更新為nj并將fi置為0。待遍歷完scti中的所有元組后,判斷count此時的值,若其仍為0,則表明scti中沒有與cj格子單元相關(guān)的覆蓋信息,則將<cj,nj,0>加入到scti中?;谇懊娴母兄采w表融合規(guī)則,本實施例進一步提出了基于融合sct的移動節(jié)點協(xié)作感知機制,該機制的運行流程如下所述:在每個覆蓋周期的起始時刻,移動節(jié)點會清空本地的感知覆蓋表。之后根據(jù)自身的參與控制表判斷是否需要參與當前覆蓋周期的感知任務(wù)。如果需要參與,當感知周期到來時,一旦節(jié)點ui準備在格子單元cj中進行采樣,會先去判斷自身的感知覆蓋表中是否存在格子單元cj對應(yīng)的元組,若元組存在且元組中的采樣次數(shù)等于η,則節(jié)點本次不采樣,否則節(jié)點進行采樣并將此次采樣更新到感知覆蓋表中,更新過程如下:若感知覆蓋表中已存在格子單元cj對應(yīng)的元組,則將nj更新為nj+1,若感知覆蓋表中不存在格子單元cj對應(yīng)的元組,則將元組<cj,nj,fj>添加到節(jié)點ui的感知覆蓋表中并更新nj=1,fj=1。相應(yīng)的,本發(fā)明實施例還公開了一種移動群智感知系統(tǒng),參見圖5所示,該系統(tǒng)包括:格子單元篩選模塊11,用于從目標感知區(qū)域中篩選出所有在預(yù)設(shè)時間跨度內(nèi)均一直處于充足感知覆蓋的格子單元,得到相應(yīng)的目標格子單元集合;移動節(jié)點篩選模塊12,用于從移動節(jié)點集合中篩選出在每個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集;移動節(jié)點合并模塊13,用于將所有覆蓋周期對應(yīng)的所有移動節(jié)點子集進行合并,得到目標移動節(jié)點集合;群智感知模塊14,用于利用目標移動節(jié)點集合進行群智感知。其中,本實施例中的格子單元篩選模塊,可以包括充足度計算子模塊以及格子單元篩選子模塊;其中,充足度計算子模塊,用于計算目標感知區(qū)域的每一格子單元在預(yù)設(shè)時間跨度的每一覆蓋周期中的覆蓋充足度;格子單元篩選子模塊,用于從目標感知區(qū)域中篩選出在預(yù)設(shè)時間跨度的所有覆蓋周期內(nèi)覆蓋充足度均大于預(yù)設(shè)充足度閾值的所有格子單元,得到目標格子單元集合。具體的,上述格子單元篩選子模塊,可以包括單周期節(jié)點篩選單元、節(jié)點刪除單元和第一循環(huán)控制單元;其中,單周期節(jié)點篩選單元,用于從當前的移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集,其中,i為正整數(shù);節(jié)點刪除單元,用于將與第i個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集從當前的移動節(jié)點集合中刪除,得到新的移動節(jié)點集合,然后通知第一循環(huán)控制單元啟動工作;第一循環(huán)控制單元,用于將i值加1,以對i值進行更新,并判斷當前的i值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則通知單周期節(jié)點篩選單元重新啟動工作。進一步的,上述單周期節(jié)點篩選單元,具體可以用于基于貪心策略,從當前的移動節(jié)點集合中篩選出在第i個覆蓋周期內(nèi)能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集。另外,本實施例中的群智感知模塊,具體可以包括群智感知單元和第二循環(huán)控制單元;其中,群智感知單元,用于在第j個覆蓋周期內(nèi),利用第j個覆蓋周期對應(yīng)的移動節(jié)點子集進行群智感知,并在本次覆蓋周期內(nèi)基于不同移動節(jié)點之間的協(xié)作感知機制,以減少移動節(jié)點的采樣次數(shù),其中,j為正整數(shù);第二循環(huán)控制單元,用于將j值加1,以對j值進行更新,并判斷當前的j值是否大于預(yù)設(shè)覆蓋周期總數(shù),如果是,則結(jié)束,如果否,則通知群智感知單元重新啟動工作。關(guān)于上述各個模塊和單元更加詳細的工作過程可以參考前述實施例中公開的相應(yīng)內(nèi)容,在此不再進行贅述。可見,本發(fā)明實施例先從目標感知區(qū)域中篩選出一直處于充足感知覆蓋的格子單元,然后在每個覆蓋周期內(nèi)從移動節(jié)點集合中篩選出能夠滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點子集,也即,那些在每個覆蓋周期內(nèi)無法滿足目標格子單元集合中所有格子單元的感知覆蓋需求的移動節(jié)點將不會被篩選到上述移動節(jié)點子集中,從而在確保格子單元得到充足覆蓋的情況下,減少了在每個覆蓋周期進行感知數(shù)據(jù)采樣的移動節(jié)點的數(shù)量,從而有效降低了群智感知過程中采樣冗余以及能量損耗。最后,還需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上對本發(fā)明所提供的一種移動群智感知方法及系統(tǒng)進行了詳細介紹,本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想;同時,對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處,綜上所述,本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。當前第1頁12當前第1頁12
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