[發明專利]一種無線傳感器網絡功率控制方法

有效

• 申請號: 201711130638.7
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN107949049B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 董建勇;顧航;徐建楚;陳衛東;李林先;陸佳杰
• 申請（專利權）人: 浙江省產品質量安全檢測研究院;浙江方圓檢測集團股份有限公司
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/26;H04W52/36;H04W84/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種無線傳感器網絡功率控制方法，該方法包括如下步驟：

(1)建立k+1時刻各個節點的發射功率迭代方程：

P(k+1)＝P(k)+α(d(k)-a(k)) (1)

其中，P(k)為k時刻傳感器節點的發射功率，d(k)為k時刻傳感器節點的期望信噪比，a(k)為k時刻傳感器節點的實際信噪比，α為隨節點變化的步長系數，α取值位于0～1之間；

(2)建立k+1時刻的期望信噪比d(k+1)和實際信噪比a(k+1)的模型：

d(k+1)＝(1-μc(k))d(k)+μ₁d₁(k) (2)

a(k+1)＝(1-α)a(k)+αd(k)+n(k) (3)

其中，μ,μ₁為步長系數，為正值，不隨節點變化而變化，d₁(k),n(k)均為零均值白噪聲信號，c(k)為網絡擁塞，可分為兩部分，

f_s(k)為網絡層和鏈路層的傳輸速率的和，c_t(k)為鏈路容量；

(3)建立狀態向量x_k，

將公式(2)和(3)代入(6)，得到一個狀態空間模型：

其中，x_k+1為k時刻的狀態變量，y_k為傳感器的測量輸出信號；A_k為系統矩陣，C為系統觀測輸出矩陣，ω_k為二維零均值隨機變量，

(4)針對系統(7)，引入如下的控制器u_k，

u_k＝Ky_k (8)

其中，K為反饋增益矩陣；

(5)把公式(8)代入公式(7)，得到閉環系統(9)

x_k+1＝A_kx_k+u_k+ω_k (9)

(6)利用Lyapunov穩定性定理，將控制器的設計問題轉化成一類線性不等式的可解性問題，并利用Matlab中的LMI toolbox，求解下述線性矩陣不等式：

其中，矩陣A、T為已知量，T的選取只需滿足

CT＝[I 0] (11)

即可；可以證明T的選取不唯一，但不影響矩陣不等式(10)的可解性；I是適當維數的單位矩陣，其他的為未知量；

若存在正定矩陣P0，變量ε0，矩陣L＝[L₁ 0],Φ＝P-(TM+(TM)^T)，使得公式(10)成立，即矩陣不等式(10)可求解，則反饋增益可通過

得到；

(7)將公式(12)代入公式(8)，得到控制器u_k，此時，狀態方程(6)中x_k兩個狀態分量，即期望信噪比d(k)和實際信噪比a(k)趨于相同，由此功率控制迭代方程(1)收斂，進而得到功率控制的迭代算法。