專利名稱：基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法，屬于無線通訊領域。
背景技術：
隨著近年來在無線傳感器網絡遠程監(jiān)控方面的需要，長距離大數據量的數據傳輸給傳感器節(jié)點和乃至整個通信線路構成了巨大的壓力。傳感器網絡實現對環(huán)境溫度、濕度、 森林火險等方面的監(jiān)控，目的就在于及時準確的獲得事件發(fā)生的信息。根據這些事件在時間或是空間具有稀疏性的特征，傳統(tǒng)的事件檢測方式是針對獨立事件的個數投放相應數目乃至更多數量的傳感器。這樣做的目的是為了能夠更好的獲得檢測結果，最大限度的減少檢測誤差。但是當隨機投放的傳感器節(jié)點過于密集的情況下，往往會造成較大的通信干擾， 檢測精確低，且成本高；相反，若投放的節(jié)點過于稀少又加之其隨機性，則會出現檢測漏洞。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是為了解決在無線傳感器網絡中隨機投放的傳感器節(jié)點過于密集的情況下，往往會造成較大的通信干擾，檢測精確低，且成本高；相反，若投放的節(jié)點過于稀少又加之其隨機性，則會出現檢測漏洞的問題，提供了一種基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法。本發(fā)明所述基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測，該方法包括以下步驟步驟一、將網絡系統(tǒng)中隨機布撒的M個傳感器節(jié)點采用博弈論思想劃分層次，形成a個層次，即為a個層次策略；將網絡系統(tǒng)中隨機布撒的M個傳感器節(jié)點采用博弈論思想劃分層次，形成a個層次，即為a個層次策略的過程為步驟11、網絡系統(tǒng)內的每個傳感器通過發(fā)送信息來確定通信半徑內所有鄰居節(jié)點的傳感器ID及該鄰居節(jié)點相對自身的位置關系；步驟12、任取一個傳感器節(jié)點i，判斷在該傳感器節(jié)點通信半徑內，該傳感器節(jié)點的ID是否小于所有傳感器鄰居節(jié)點的ID，判斷結果為是，則說明該傳感器節(jié)點所有鄰居節(jié)點的ID都大于該傳感器節(jié)點的 ID，則該傳感器節(jié)點根據自身的收益值優(yōu)先選擇該節(jié)點的最佳層次策略，并且將其選擇的最佳層次策略發(fā)送給該節(jié)點的所有鄰居節(jié)點；判斷結果為否，則該節(jié)點處于等待狀態(tài)，直至比該傳感器節(jié)點ID小的所有鄰居節(jié)點選擇完成其最佳層次策略后，再根據自身的收益值選擇該傳感器節(jié)點的最佳層次策略；步驟13、按照步驟12對網絡系統(tǒng)內的M個傳感器節(jié)點劃分層次，進行η次，直到處于納什均衡狀態(tài)，完成a個層次策略的劃分。
步驟二、基于壓縮感知原理，根據正在發(fā)生事件的數量K來確定激活1個或多個層次的傳感器節(jié)點，被激活的傳感器節(jié)點的數量P滿足K < P << N,利用所述P個傳感器節(jié)點來對N個事件源中的正在發(fā)生的K個事件進行檢測；根據正在發(fā)生事件的數量K來確定激活1個或多個層次的傳感器節(jié)點的過程為被激活的傳感器節(jié)點的數量P滿足K < P << N，根據公式
權利要求
1.基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、將網絡系統(tǒng)中隨機布撒的M個傳感器節(jié)點采用博弈論思想劃分層次，形成a個層次，即為a個層次策略；步驟二、基于壓縮感知原理，根據正在發(fā)生事件的數量K來確定激活1個或多個層次的傳感器節(jié)點，被激活的傳感器節(jié)點的數量P滿足 K < P << N,利用所述P個傳感器節(jié)點來對N個事件源中的正在發(fā)生的K個事件進行檢測； 步驟三、網絡系統(tǒng)數據終端接收所述P個傳感器節(jié)點檢測出的N個事件源信息的P維數據向量
2.根據權利要求1所述的基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法，其特征在于，步驟一中將網絡系統(tǒng)中隨機布撒的M個傳感器節(jié)點采用博弈論思想劃分層次，形成a個層次，即為a個層次策略的過程為步驟11、網絡系統(tǒng)內的每個傳感器通過發(fā)送信息來確定通信半徑內所有鄰居節(jié)點的傳感器ID及該鄰居節(jié)點相對自身的位置關系；步驟12、任取一個傳感器節(jié)點i，判斷在該傳感器節(jié)點通信半徑內，該傳感器節(jié)點的ID 是否小于所有傳感器鄰居節(jié)點的ID，判斷結果為是，則說明該傳感器節(jié)點所有鄰居節(jié)點的ID都大于該傳感器節(jié)點的ID，則該傳感器節(jié)點根據自身的收益值優(yōu)先選擇該節(jié)點的最佳層次策略，并且將其選擇的最佳層次策略發(fā)送給該節(jié)點的所有鄰居節(jié)點；判斷結果為否，則該節(jié)點處于等待狀態(tài)，直至比該傳感器節(jié)點ID小的所有鄰居節(jié)點選擇完成其最佳層次策略后，再根據自身的收益值選擇該傳感器節(jié)點的最佳層次策略；步驟13、按照步驟12對網絡系統(tǒng)內的M個傳感器節(jié)點劃分層次，進行η次，直到處于納什均衡狀態(tài)，完成a個層次策略的劃分。
3.根據權利要求1所述的基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法，其特征在于，步驟二中根據正在發(fā)生事件的數量K來確定激活1個或多個層次的傳感器節(jié)點的過程為被激活的傳感器節(jié)點的數量P滿足K < P << N，根據公式
4.根據權利要求1所述的基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法，其特征在于，步驟三中量測矩陣61>> 按如下公式獲取其中，
5.根據權利要求1所述的基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法，其特征在于，步驟四中N個事件源中正在發(fā)生的K個事件的具體分布向量E的獲取過程為步驟41、ym為第m次迭代時N個事件源信息的P維數據向量，初始化ym，即m = 0時， y° = y，y為P個傳感器節(jié)點檢測出的N個事件源信息的P維數據向量； 步驟42、將量測矩陣ΦΡΧΝ表示為[Z1, Z2 J ".Zq， ”，Zn]，抽取量測矩陣列向量Ztl，其中q= 1,2, ... ,N； 步驟43、根據公式
全文摘要
基于壓縮感知及博弈論的無線傳感器網絡稀疏事件檢測方法，屬于無線通訊領域。本發(fā)明為了解決在無線傳感器網絡中隨機投放的傳感器節(jié)點過于密集，會造成通信干擾；相反，則會出現檢測漏洞的問題。本發(fā)明方法包括以下步驟步驟一、將網絡系統(tǒng)中隨機布撒的M個傳感器節(jié)點采用博弈論思想劃分為a個層次；步驟二、根據正在發(fā)生事件的數量K來確定激活1個或多個層次的傳感器節(jié)點；步驟三、網絡系統(tǒng)數據終端接收數據向量y，并根據檢測過程獲取量測矩陣φP×N；步驟四、利用步驟三獲取的數據向量y和量測矩陣φP×N，采用貪婪稀疏事件檢測算法獲取N個事件源中正在發(fā)生的K個事件的具體分布向量E。
文檔編號H04W24/00GK102291739SQ20111023473
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權日2011年8月16日
發(fā)明者沈毅, 王強, 閆文杰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學