专利名称：基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法，属于无线通讯领域。
背景技术：
随着近年来在无线传感器网络远程监控方面的需要，长距离大数据量的数据传输给传感器节点和乃至整个通信线路构成了巨大的压力。传感器网络实现对环境温度、湿度、 森林火险等方面的监控，目的就在于及时准确的获得事件发生的信息。根据这些事件在时间或是空间具有稀疏性的特征，传统的事件检测方式是针对独立事件的个数投放相应数目乃至更多数量的传感器。这样做的目的是为了能够更好的获得检测结果，最大限度的减少检测误差。但是当随机投放的传感器节点过于密集的情况下，往往会造成较大的通信干扰， 检测精确低，且成本高；相反，若投放的节点过于稀少又加之其随机性，则会出现检测漏洞。
发明内容
本发明目的是为了解决在无线传感器网络中随机投放的传感器节点过于密集的情况下，往往会造成较大的通信干扰，检测精确低，且成本高；相反，若投放的节点过于稀少又加之其随机性，则会出现检测漏洞的问题，提供了一种基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法。本发明所述基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测，该方法包括以下步骤步骤一、将网络系统中随机布撒的M个传感器节点采用博弈论思想划分层次，形成a个层次，即为a个层次策略；将网络系统中随机布撒的M个传感器节点采用博弈论思想划分层次，形成a个层次，即为a个层次策略的过程为步骤11、网络系统内的每个传感器通过发送信息来确定通信半径内所有邻居节点的传感器ID及该邻居节点相对自身的位置关系；步骤12、任取一个传感器节点i，判断在该传感器节点通信半径内，该传感器节点的ID是否小于所有传感器邻居节点的ID，判断结果为是，则说明该传感器节点所有邻居节点的ID都大于该传感器节点的 ID，则该传感器节点根据自身的收益值优先选择该节点的最佳层次策略，并且将其选择的最佳层次策略发送给该节点的所有邻居节点；判断结果为否，则该节点处于等待状态，直至比该传感器节点ID小的所有邻居节点选择完成其最佳层次策略后，再根据自身的收益值选择该传感器节点的最佳层次策略；步骤13、按照步骤12对网络系统内的M个传感器节点划分层次，进行η次，直到处于纳什均衡状态，完成a个层次策略的划分。
步骤二、基于压缩感知原理，根据正在发生事件的数量K来确定激活1个或多个层次的传感器节点，被激活的传感器节点的数量P满足K < P << N,利用所述P个传感器节点来对N个事件源中的正在发生的K个事件进行检测；根据正在发生事件的数量K来确定激活1个或多个层次的传感器节点的过程为被激活的传感器节点的数量P满足K < P << N，根据公式
权利要求
1.基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、将网络系统中随机布撒的M个传感器节点采用博弈论思想划分层次，形成a个层次，即为a个层次策略；步骤二、基于压缩感知原理，根据正在发生事件的数量K来确定激活1个或多个层次的传感器节点，被激活的传感器节点的数量P满足 K < P << N,利用所述P个传感器节点来对N个事件源中的正在发生的K个事件进行检测； 步骤三、网络系统数据终端接收所述P个传感器节点检测出的N个事件源信息的P维数据向量
2.根据权利要求1所述的基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法，其特征在于，步骤一中将网络系统中随机布撒的M个传感器节点采用博弈论思想划分层次，形成a个层次，即为a个层次策略的过程为步骤11、网络系统内的每个传感器通过发送信息来确定通信半径内所有邻居节点的传感器ID及该邻居节点相对自身的位置关系；步骤12、任取一个传感器节点i，判断在该传感器节点通信半径内，该传感器节点的ID 是否小于所有传感器邻居节点的ID，判断结果为是，则说明该传感器节点所有邻居节点的ID都大于该传感器节点的ID，则该传感器节点根据自身的收益值优先选择该节点的最佳层次策略，并且将其选择的最佳层次策略发送给该节点的所有邻居节点；判断结果为否，则该节点处于等待状态，直至比该传感器节点ID小的所有邻居节点选择完成其最佳层次策略后，再根据自身的收益值选择该传感器节点的最佳层次策略；步骤13、按照步骤12对网络系统内的M个传感器节点划分层次，进行η次，直到处于纳什均衡状态，完成a个层次策略的划分。
3.根据权利要求1所述的基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法，其特征在于，步骤二中根据正在发生事件的数量K来确定激活1个或多个层次的传感器节点的过程为被激活的传感器节点的数量P满足K < P << N，根据公式
4.根据权利要求1所述的基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法，其特征在于，步骤三中量测矩阵61>> 按如下公式获取其中，
5.根据权利要求1所述的基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法，其特征在于，步骤四中N个事件源中正在发生的K个事件的具体分布向量E的获取过程为步骤41、ym为第m次迭代时N个事件源信息的P维数据向量，初始化ym，即m = 0时， y° = y，y为P个传感器节点检测出的N个事件源信息的P维数据向量； 步骤42、将量测矩阵ΦΡΧΝ表示为[Z1, Z2 J ".Zq， ”，Zn]，抽取量测矩阵列向量Ztl，其中q= 1,2, ... ,N； 步骤43、根据公式
全文摘要
基于压缩感知及博弈论的无线传感器网络稀疏事件检测方法，属于无线通讯领域。本发明为了解决在无线传感器网络中随机投放的传感器节点过于密集，会造成通信干扰；相反，则会出现检测漏洞的问题。本发明方法包括以下步骤步骤一、将网络系统中随机布撒的M个传感器节点采用博弈论思想划分为a个层次；步骤二、根据正在发生事件的数量K来确定激活1个或多个层次的传感器节点；步骤三、网络系统数据终端接收数据向量y，并根据检测过程获取量测矩阵φP×N；步骤四、利用步骤三获取的数据向量y和量测矩阵φP×N，采用贪婪稀疏事件检测算法获取N个事件源中正在发生的K个事件的具体分布向量E。
文档编号H04W24/00GK102291739SQ20111023473
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者沈毅, 王强, 闫文杰 申请人:哈尔滨工业大学