基于布尔搜索的空间目标分布最小包围盒规划.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) JournalofSouth 第44卷第5期 China of V01．44NO．5 UniversityTechnology Science 2016年5月 (Natural Edition) Mav2016 基于布尔搜索的空问目标分布最小包围盒规划术 卫星 韩江洪 (合肥工业大学计算机与信息学院∥教育部安全关键工业测控工程研究中心，安徽合肥230009) 摘要：为了降低对平面内无源目标进行定位产生的搜索代价，研究了确定覆盖所有随 机部署的无线传感器网络节点的最小包围盒问题．首先提出基于布尔搜索的无线传感器 网络节点最小包围盒规划方法，运用深度优先策略，使锚节点不断逼近目标节点的实际位 置；然后根据前述算法完成时的锚节点坐标，设计了坐标最大一最小值规划算法以构造最 小覆盖面积包围盒．最后通过仿真和算法分析得出，所提策略计算复杂度低于遍历方式的 最小包围圆、包围盒算法，且能更准确地估计出覆盖面积最小的包围盒． 关键词：无线定位；最小包围盒；覆盖圆；凸壳规划 中图分类号：TP393．0 在一些事故场景中，存在大量的目标物体需要 在目标坐标未知情况下，根据深度优先搜索策 被定位．例如，飞机的残骸碎片、战后遗弃的地雷、甚 略，文中提出了布尔搜索的锚节点位置规划算法，通 至是放射性的核泄漏物等．与通常的目标定位不同， 过局部覆盖目标分布的外围区域，使得锚节点深度 它们大多是随机散落在一片空间内，都是无源的，无 遍历过程中，不断迭代逼近外围的目标．根据迭代完 法通过测量目标与参照物之间的距离估计其位置坐 成时的锚节点坐标，设计了坐标最大一最小值规划 标…．对于类似的被动目标定位，划分出一块面积 算法，构造了覆盖面积接近最小的包围盒． 尽可能小的搜索范围，直接决定了目标定位所需要 1 问题描述 o． 花费的代价’2 目前，以位置指纹匹配法为代表的诸多定位方 给定长宽均为L的矩形区域门，其4个顶点的 法，均以目标位置与场景特征形成的一对一映射作 为定位的先验条件-3。5J，这些方法都需要事先划分 0)．n个目标物构成的平面点集s分布在门内，S= 覆盖所有目标的规则形状．如此，最小覆盖面的划分 {S。，s：，…，S。}．Vs。∈S的坐标值以均匀分布的随机 问题就转化为包含全部目标的最小包围形状的规划 方式产生，s。=(功¨，的啦)，0¨，0啦～Ⅳ(0，1)，表示 问题。6。o．在计算几何领域，研究最小包围形状的算 极角．n≥3时，根据5构成的凸壳顶点BCH(|s’)为 法很多，经典的包括最小包围圆规划和最小包围盒 一个凸多边形G，G的顶点均来自S．令P为包围S的 规划。8。9o．其中，最小包围盒是一种覆盖面积最小的 7]S 最小凸多边形，即不存在凸多边形P’，使得PDP 规则矩形，其规划算法的复杂度小于最小包围圆，广 成立． 泛用于碰撞检测、模具分形设计与模式识别¨0I． 包围盒三为包含S的矩形盒，根据位置分为轴 收稿日期：2015—01—14 助项目(1408085MKLS0) Foundation theNationalNaturalScienceFoundationof InternationalS＆T items：Suppoaedby