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[發(fā)明專利]一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制方法有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201711130638.7 申請日: 2017-11-15
公開(公告)號: CN107949049B 公開(公告)日: 2020-09-01
發(fā)明(設(shè)計)人: 董建勇;顧航;徐建楚;陳衛(wèi)東;李林先;陸佳杰 申請(專利權(quán))人: 浙江省產(chǎn)品質(zhì)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(wù)所有限公司 33200 代理人: 邱啟旺
地址: 310007 *** 國省代碼: 浙江;33
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 無線 傳感器 網(wǎng)絡(luò) 功率 控制 方法
【權(quán)利要求書】:

1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(jié)點的發(fā)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(jié)點的發(fā)射功率,d(k)為k時刻傳感器節(jié)點的期望信噪比,a(k)為k時刻傳感器節(jié)點的實際信噪比,α為隨節(jié)點變化的步長系數(shù),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(shù),為正值,不隨節(jié)點變化而變化,d1(k),n(k)均為零均值白噪聲信號,c(k)為網(wǎng)絡(luò)擁塞,可分為兩部分,

fs(k)為網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的傳輸速率的和,ct(k)為鏈路容量;

(3)建立狀態(tài)向量xk

將公式(2)和(3)代入(6),得到一個狀態(tài)空間模型:

其中,xk+1為k時刻的狀態(tài)變量,yk為傳感器的測量輸出信號;Ak為系統(tǒng)矩陣,C為系統(tǒng)觀測輸出矩陣,ωk為二維零均值隨機變量,

(4)針對系統(tǒng)(7),引入如下的控制器uk

uk=Kyk (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(huán)系統(tǒng)(9)

xk+1=Akxk+ukk (9)

(6)利用Lyapunov穩(wěn)定性定理,將控制器的設(shè)計問題轉(zhuǎn)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(shù)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uk,此時,狀態(tài)方程(6)中xk兩個狀態(tài)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。

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